کلروهیدرات آلومینیوم

کلروهیدرات آلومینیوم

کلروهیدرات آلومینیوم گروهی از نمک ها با فرمول کلی Al n Cl (3n-m) (OH) m است که در دئودورانت ها استفاده می شود .

ساختار کلروهیدرات آلومینیوم

کلروهیدرات آلومینیوم یکی از پلیمرهای معدنی است که تعیین ساختار آن دشوار است. با این حال، اخیراً گروه‌های تحقیقاتی علمی، از جمله نظر و لادن

بستگی دارد به واحدهای Al 13 به این نتیجه رسیدند که ساختار با توجه به آرایش یون کگن .

 کلروهیدرات آلومینیوم آماده

کلروهیدرات آلومینیوم به صورت تجاری از واکنش آلومینیوم با اسید هیدروکلریک تهیه می شود .

استفاده کلروهیدرات آلومینیوم

عمدتاً در دئودورانت ها استفاده می شود.
کلروهیدرات آلومینیوم در تصفیه آب به عنوان یک ماده شناور استفاده می شود که اغلب به آن پلی آلومینیوم کلرید می گویند . به دلیل امکان مقدار pH به یک مقدار خاص با تغییر مقدار m و n در فرمول ساختاری ترجیح داده می شود.

PAC

پلی‌آلومینیوم کلرید (پلی‌آلومینیوم کلرید، با نام اختصاری PAC؛ کلروهیدرات آلومینیوم)، که به آن پلی‌آلومینیوم گفته می‌شود. بین AlCl3 است. و Al(OH) 3 این ترکیبی فرمول مولکولی [Al 2 (OH) n Cl 6-n · x H 2 O] m (m≤10، n=1~5)، نوع جدیدی از معدنی پلیمری فلوکولانت است.

طبیعت

محصول خالص زرد یا خاکستری پوسته پوسته، دانه ای یا پودری جامد است. به راحتی در آب حل می شود و محلول آبی تحت هیدرولیز قرار می گیرد که با فرآیندهایی مانند انعقاد، جذب و رسوب همراه است.

اطلاعات خطر

غیر قابل اشتعال و تحریک کننده. خورنده برای بافت هایی مانند غشاهای مخاطی، چشم ها و پوست.
برای محیط زیست خطرناک است.
از تماس با آب، هوای مرطوب، قلیاها الکل ها ، و مواد قابل احتراق خودداری کنید. در جای خنک، خشک و دارای تهویه در بسته نگهداری شود. دور از آتش و منابع حرارتی نگهداری شود.
کارکنان باید از ماسک های ضد گرد و غبار فیلتر و عینک های محافظ، لباس های مقاوم در برابر اسید و قلیایی لاستیکی و دستکش های مقاوم در برابر اسید و قلیایی لاستیکی استفاده کنند.
LD50 : 316 میلی گرم بر کیلوگرم (از راه دهان در موش)

استفاده از محصول

پلی‌آلومینیوم کلرید را می‌توان به‌عنوان ضد تعریق در لوازم آرایشی، لخته‌ساز برای تصفیه آب و همچنین برای تصفیه فاضلاب صنعتی استفاده کرد.

ذخیره سازی تولید

روش های تولید پلی آلومینیوم کلراید عمدتاً شامل روش اسید هیدروکلریک خاکستر آلومینیوم و روش پیرولیز جوشان می باشد که در این میان روش اسید هیدروکلریک خاکستر آلومینیوم عمدتاً اضافه کردن خاکستر آلومینیوم به راکتور آب شستشو و سپس افزودن اسید هیدروکلریک برای واکنش و سپس ته نشین شدن است. برای به دست آوردن پلیمریزاسیون مایع آلومینا، در نهایت آلومینا پلیمریزه جامد را از طریق رقیق کردن، فیلتر کردن و خشک کردن به دست آورد. پلی‌آلومینیوم کلرید باید در هنگام حمل و نقل از قرار گرفتن در معرض باران و آفتاب محافظت شود و باید در مکانی خنک، تهویه‌شده و خشک نگهداری شود و محل نگهداری باید تمیز باشد.

کیفیت

در زندگی روزمره ” وزن ” اغلب به معنای “جرم” استفاده می شود، اما در علم این دو کلمه به ویژگی های مختلف ماده اشاره می کنند (رجوع کنید به جرم در مقابل وزن ).

در فیزیک ، جرم معمولاً به ماده یکی از سه ویژگی معادل تجربی زیر اشاره دارد:

جرم اینرسی

جرم اینرسی یک جسم شتاب آن را هنگام اعمال نیرو تعیین می کند (یعنی با تغییر نیروی اولی، دومی تغییر می کند). طبق قانون دوم حرکت نیوتن ، فرض کنید یک جرم است متر mجسمی که تحت یک نیرو قرار می گیرد اف F، سپس شتاب آن آ aبرای: آ = اف متر a={\frac {F} { m}}.

جرم گرانشی فعال و جرم گرانشی غیرفعال.

جرم یک جسم همچنین تعیین می کند که چقدر میدان گرانشی قرار می تحت تأثیر گیرد. جرمی از م 1 M_{1}فاصله جسم جرم دیگر است م 2 M_{2}فاصله جسم است r r، نیروی گرانش روی جسم اول را می توان با فرمول زیر محاسبه کرد: اف = جی م 1 م 2 r 2 F=G{\frac {M_{1}M_{2}}{r^{2}}}،که در، جی Gنشان دهنده ثابت گرانشی است و مقدار آن 6.67× m3s 10-11 kg 1 2 – . – است این جرم اغلب جرم گرانشی نامیده می شود. [یادداشت 1]

از قرن هفدهم، آزمایش ها ثابت کردند که جرم اینرسی و جرم گرانشی معادل هستند و این اصل در نسبیت عام نامیده می شود اصل هم ارزی .

نظریه نسبیت خاص رابطه بین انرژی E ماده و جرم آن m را اثبات می کند. E = متر ج 2 E=mc^{2}). بر اساس این رابطه، جرم یک سنگدانه که از ذرات زیادی تشکیل شده است ممکن است بزرگتر یا کمتر از مجموع جرم تک تک این ذرات باشد.

در سطح زمین، وزن یک جسم اف g F_{g}با کیفیتش متر mرابطه است اف g = متر g F_ {g}=mg،که در g ggSearch زمین است شتاب گرانشی ، g بهتحت تأثیر عرض جغرافیایی ، ارتفاع ، توزیع چگالی پوسته (مانند ذخایر معدنی زیرزمینی) و غیره، مقدار آن به طور کلی 9.81 ms -2 در نظر گرفته می شود . وزن یک جسم با محیط آن مرتبط است، اما جرم آن نه. به عنوان مثال، جسمی با جرم 50 کیلوگرم در سطح زمین 491 نیوتن وزن دارد، در حالی که همان جسم روی سطح ماه تنها 81 نیوتن وزن دارد.

واحدهای جرم

در سیستم بین المللی واحدها ( SI )، واحد جرم کیلوگرم (کیلوگرم) است. 1 کیلوگرم = 1000 گرم (گرم، گرم).

در SI، واحدهای دیگری نیز وجود دارد که می توان از آنها استفاده کرد:

تن (تن، تن)، 1 تن = 1000 کیلوگرم.
الکترون ولت (الکترون ولت، eV)، الکترون ولت در اصل یک واحد انرژی است ، اما به دلیل هم ارزی جرم و انرژی، الکترون ولت را می توان به عنوان واحد جرم نیز استفاده کرد. هنگامی که به عنوان یک واحد جرم استفاده می شود، معمولاً به صورت eV/c 2 نوشته می شود و همچنین می توان آن را به اختصار eV نیز نامید. الکترون ولت معمولا در فیزیک ذرات استفاده می شود .
واحد جرم اتمی (u)، 1 واحد جرم اتمی به عنوان 1/12 جرم اتمی کربن-12 تعریف می شود که تقریباً 1.66× 10-27 کیلوگرم است. [نکته 2] واحدهای جرم اتمی برای بیان جرم اتمی و مولکولی مناسب هستند.

در خارج از SI، واحدهای جرم مختلفی بسته به بافت مورد استفاده قرار می گیرند، مانند راب ( sl )، پوند (پوند، پوند)، جرم پلانک (m p ) و جرم خورشید (M Θ ).

معمولاً وزن یک جسم با جرم آن متناسب است، بنابراین می توان از واحدهای یکسانی برای هر دو استفاده کرد. با این حال، هنگام انجام اندازه‌گیری‌های دقیق (به دلیل تفاوت‌های کوچک در میدان گرانشی در نقاط مختلف سطح زمین)، یا در برخی مکان‌های دور از سطح زمین، مانند فضای بیرونی یا سیارات دیگر، تفاوت جرم و وزن بسیار زیاد می‌شود. بزرگ

گاهی اوقات کیفیت را می توان با طول اندازه گیری کرد. وزن یک ذره کوچک را می توان با متقابل طول موج کامپتون آن (1 سانتی متر -1 ≈ 3.52× 10-41 کیلوگرم) بیان کرد. ستارگان عظیم و سیاهچاله ها جرم را می توان با شعاع شوارتزشیلد (1 سانتی متر ≈ 6.73×10 24 کیلوگرم) بیان کرد.

اندازه‌گیری جرم به عنوان M تعریف می‌شود. از آنجایی که اندازه‌گیری دارای رانش است، برای حذف رانش اندازه‌گیری در آینده، زمانی که درگیر اندازه‌گیری جرم باشد، با ثابت پلانک به دست می‌آید.

خلاصه مفاهیم و فرمول های کیفیت

در مکانیک کلاسیک ، جرم نقش تعیین کننده ای در حرکت اجسام دارد. قانون دوم نیوتن رابطه بین نیروی حاصله F روی یک جسم ، جرم آن m و شتاب a را نشان می دهد :

اف = متر آ {\mathbf {F}}=m{\boldsymbol {a}}.

علاوه بر این، جرم به تکانه p ، انرژی جنبشی K و سرعت v یک جسم مربوط می شود :

پ = متر v {\mathbf {p}}=m{\mathbf {v}}،

ک = 1 2 متر v 2 K={\frac {1}{2}}mv^{2}.

در مکانیک کلاسیک، جرم، یکی از ویژگی های ماده، ثابت است، در حالی که در نسبیت خاص ، جرم یک جسم با افزایش سرعت آن افزایش می یابد. جرم m یک جسم و جرم سکون آن m0 برابر است با : رابطه بین

متر = متر 0 1 – ( v / ج ) 2 متر ={\frac {m_{0}}{{\sqrt {1-(v/c)^{2}}}}}،

که در آن v سرعت جسم و c سرعت نور در خلاء است.

رابطه بین انرژی E یک جسم و جرم آن m به صورت زیر است:

E = متر ج 2 E=mc^{2}\

ناظر بستگی دارد از آنجایی که انرژی به چارچوب مرجع ، تعریف جرمی که برای همه ناظران یکسان است راحت است. برای یک ذره، این مقدار جرم سکون آن است ، برای یک سیستم ذره محدود یا نامحدود، این مقدار جرم ثابت سیستم است . یک جسم رابطه بین جرم ثابت m 0 و انرژی آن E و حرکت به صورت زیر است مدول ρ :

متر 0 ج 2 = E 2 – ( r ج ) 2 m_{0}c^{2}={\ sqrt {E^{2}-(\rho c)^{2}}}،

که در آن c سرعت نور در خلاء است.
پدیده های مربوط به جرم
شکل بالا پنج ویژگی جرم و ثابت تناسب را نشان می دهد که این ویژگی ها را به هم مرتبط می کند. برای هر نمونه کیفیت، هر پنج ویژگی در نظر گرفته شد، با این حال، شناسایی بیش از دو یا سه ویژگی به دلیل عوامل مقیاس بزرگ اغلب دشوار بود.

شعاع شوارتزشیلد (r s ) نشان دهنده توانایی ماده در خم کردن فضازمان است.
پارامتر گرانشی استاندارد (μ) نشان دهنده توانایی یک جسم برای اعمال نیروی گرانشی نیوتنی بر اجسام دیگر است.
جرم اینرسی (m) نشان دهنده پاسخ نیوتنی جرم به نیرو است.
جرم سکون (E 0 ) نشان دهنده توانایی جرم برای تبدیل به اشکال دیگر انرژی است.
طول موج کامپتون (λ) نشان دهنده پاسخ کوانتومی جرم به هندسه محلی فضا-زمان است.

در فیزیک ، مردم مفهوم جرم را از حداقل هفت ویژگی یا هفت پدیده فیزیکی که با جرم قابل توضیح است، تشخیص می دهند: [1]

برای انواع خاصی از نمونه ها، ماده مقدار را می توان با الکتروفورز یا سایر روش های دقیق تعیین کرد. جرم دقیق یک نمونه از یک طرف با تعداد و نوع اتم ها یا مولکول های موجود در آن و از طرف دیگر با انرژی های موجود در داخل آن که این اتم ها یا مولکول ها را در کنار هم نگه می دارد تعیین می شود (این انرژی ها “از دست رفته” منفی را تشکیل می دهند. جرم”، یا به نام کسری کیفیت).
جرم اینرسی معیاری از مقاومت یک جسم در برابر تغییر حالت حرکتی آن هنگام اعمال نیرو به آن است. جرم اینرسی را می توان با اعمال نیرو به جسم و اندازه گیری شتاب حاصله تعیین کرد. بیشتری نسبت به جسمی با جرم اینرسی بزرگتر با اعمال همان مقدار نیرو جسمی با جرم اینرسی کمتر شتاب تجربه خواهد کرد . به جسمی با جرم بیشتر گفته می شود که اینرسی بیشتری دارد.
جرم گرانشی فعال گرانشی یک جسم توسط شار تعیین می شود (شار گرانشی برابر با انتگرال میدان گرانشی روی یک سطح بسته است مساحت ). برای اندازه‌گیری میدان گرانشی ، می‌توانید یک «جسم آزمایشی» به اندازه کافی کوچک معرفی کنید (این جسم باید به اندازه‌ای کوچک باشد که بر میدان گرانشی جسم اندازه‌گیری شده تأثیری نداشته باشد)، اجازه دهید سقوط آزاد انجام دهد و شتاب آن را اندازه‌گیری کنید. به عنوان مثال، جسمی در سقوط آزاد در نزدیکی ماه، میدان گرانشی کمتری را تجربه خواهد کرد و بنابراین شتاب کمتری نسبت به سطح زمین خواهد داشت . میدان گرانشی ضعیف تر در سطح ماه به دلیل جرم گرانشی فعال کوچکتر ماه است.
جرم گرانشی غیرفعال با اندازه گیری برهمکنش یک جسم با میدان گرانشی اندازه گیری می شود . جسم یک میدان گرانشی در جرم گرانشی غیرفعال از تقسیم وزن آن به بر شتاب دست می آید . در یک میدان گرانشی برای دو جسم ، شتاب نسبت به جسم با جرم گرانشی غیرفعال بیشتر . یکسان است، اما جسمی با جرم گرانشی غیرفعال کمتر نیروی کمتری را تجربه می کند (یعنی وزن کمتری دارد)
بر اساس هم ارزی جرم-انرژی اصل ، انرژی نیز دارای جرم است. این رابطه هم ارزی توسط تعداد زیادی از فرآیندهای فیزیکی، از جمله همجوشی هسته ای تولید جفت ذرات ماده و پادماده، و انتقال گرانشی به سرخ نور تأیید می شود. در تولید ماده مثبت و پادماده جفت ذرات و همجوشی هسته ای ، انرژی و جرم به یکدیگر تبدیل می شوند [یادداشت 3] . در انتقال گرانشی به سرخ نور، فوتون های انرژی خالص رفتاری با جرم گرانشی غیرفعال از خود نشان می دهند.
فضازمان یک انحنای اثر نسبیتی ناشی از حضور ماده. انحنای فضا-زمان بسیار ضعیف است و اندازه گیری آن دشوار است. بنابراین، تا زمانی که اینشتین آن را در نظریه نسبیت عام پیش بینی نکرد، کشف نشد. ساعت‌های اتمی دقیق نشان می‌دهند که زمان در سطح زمین کندتر از فضا می‌گذرد. که به اتساع زمانی این تفاوت یک انحنا است معروف است. سایر اشکال انحنا نیز توسط ماهواره Gravity Probe B اندازه گیری شده است.
جرم کوانتومی تفاوت بین فرکانس کوانتومی یک جسم و عدد موج (مقابل طول موج) را نشان می دهد. جرم کوانتومی الکترون، طول موج کامپتون ، را می توان با اشکال مختلف آنالیز طیف سنجی تعیین کرد و ارتباط نزدیکی با ثابت ریدبرگ ، شعاع بور و شعاع کلاسیک الکترونی دارد. جرم کوانتومی اجسام بزرگ را می توان مستقیماً از تعادل وات اندازه گیری کرد.

جرم اینرسی، جرم گرانشی، و دیگر پدیده های مرتبط با جرم از نظر مفهومی کاملاً متفاوت هستند. بین این کمیت ها وجود با این حال، تمام آزمایشات تا به امروز نشان داده اند که یک تناسب مستقیم دارد و این تناسب منجر به مفهوم انتزاعی جرم می شود. اگر در آزمایش های آینده مشخص شود که یک پدیده خاص مرتبط با جرم با سایر پدیده ها متناسب نیست ، آنگاه این پدیده بخشی از مفهوم انتزاعی جرم در نظر گرفته نخواهد شد.

وزن و مقدار

آنوبیس وزن خوفو قلب ، 1285 قبل از میلاد.

وزن ، طبق تعریف، مقدار نیروی مورد نیاز برای حمایت از یک جسم در میدان گرانشی (یعنی نگه داشتن آن در حالت سکون) را اندازه گیری می کند. میدان گرانشی زمین باعث می شود اجسام نزدیک به سطح زمین وزن داشته باشند. به طور معمول، میدان گرانشی در فواصل کوتاه بسیار کم تغییر می کند و تقریباً در همه جای سطح زمین یکنواخت است؛ بنابراین، هنگامی که یک جسم از مکانی به مکان دیگر حرکت می کند، وزن آن بسیار کمی تغییر می کند، این تغییرات کوچک در بیشتر تاریخ مورد توجه قرار نگرفته است. . برای اندازه‌گیری وزن می‌توانیم از طول کمان برای کشیده شدن استفاده کنیم، این تغییرات کوچک را می‌توان در مصر باستان اندازه‌گیری کرد، بنابراین وزن تغییر می‌کند؛ در آب به دلیل تأثیر شناور ، وزن جسم قطعاً تغییر می‌کند. کوچکتر شدن . . این به انسان های اولیه این حس را داد که در دنیای فیزیکی یک ویژگی اساسی و تغییرناپذیر اجسامی است که ممکن است آن را جرم بدانیم.

در نقاشی مذهبی مصری نشان داده شده در سمت راست، آنوبیس در حال وزن کردن توده قلب خوفو با ترازو است. تعادل وزن یک جسم را در مقابل وزن جسم دیگر متعادل می کند. اجرام در دو انتهای موازنه به اندازه ای نزدیک هستند که میدان گرانشی آنها تفاوت چندانی با هم ندارند. بنابراین، اگر وزن یکسانی داشته باشند، جرم یکسانی نیز دارند. نسبت وزن آنها به نسبت جرم آنها است. ترازو یکی از قدیمی ترین وسایل شناخته شده برای اندازه گیری جرم است.

مفهوم کمیت بسیار قدیمی است و پیش از تاریخ ثبت شده است، بنابراین هرگونه گزارشی از توسعه اولیه این مفهوم غیرقابل اعتماد است. با این حال، یک حدس معقول این است که انسان‌ها احتمالاً زود متوجه شدند که کیفیت برخی از مجموعه‌های اشیاء مشابه متناسب با تعداد

اشیاء موجود در مجموعه است:

w n ∝ n w_{n}\propto n،

که در آن W جرم مجموعه اجسام مشابه و n تعداد اجسام در مجموعه است. این تناسب، طبق تعریف، دلالت بر این دارد که نسبت این دو یک ثابت است:

w n n = w متر متر {\frac {w_{n}}{n}}={\frac {w_{m}}{m}}، یا معادل آن w n w متر = n متر {\frac {w_{n}}{w_{m}}} ={\frac {n}{m}}.

بنابراین، از نظر تاریخی، استانداردهای کیفیت تمایل دارند که بر حسب کمیت تعریف شوند. به عنوان مثال، رومی ها از دانه های خرنوب ( قیراط یا سیلیکو) به عنوان اندازه گیری استفاده می کردند. اگر جرمی به اندازه 1728 دانه خرنوب باشد، جرم آن یک پوند رومی است. اگر جرمی به اندازه 144 دانه خرنوب باشد، جرم آن جرم یک اونس رومی است. هر دو پوند رومی و اونس با مجموعه‌ای از مقادیر مختلف که حاوی یک استاندارد جرم مشترک، دانه خرنوب بودند، تعریف شدند. نسبت یک اونس رومی (144 دانه خرنوب) به یک پوند رومی (1728 دانه خرنوب) برابر است ا:

o تو n ج ه پ o تو n د = w 144 w 1728 = 144 1728 = 1 12 {\frac {unce}{pound}}={\frac {w_{144}}}{w_{{1728}}}}}={\frac {144}{1728}}={\frac {1}{ 12}}.

جان دالتون های مختلف در سیستم جدید فلسفه شیمی اتم ها و مولکول (1808) به تصویر کشیده شده است.

این مثال یک اصل فیزیکی اساسی را نشان می‌دهد که وقتی کمیت‌ها یک رابطه تناسبی ساده بین خود دارند، به احتمال زیاد منشأ یکسانی دارند. می‌توان گفت که جرم به وزنی اطلاق می‌شود که با اندازه‌گیری دقیق به دست می‌آید و مالیات یا معامله به کمیت آن مربوط می‌شود ؛ وزن تلاشی است که برای بلند کردن این جرم لازم است و بیان روزانه چندان دقیق نیست.

نام اتم از یونانی ἄτομος/átomos، α-τεμνω به معنای چیزهای تقسیم ناپذیر گرفته شده است. مبنی بر اینکه ماده از واحدهای گسسته و غیرقابل تقسیم تشکیل این ایده فلسفی شده است حدود یک هزاره است که وجود داشته است. با این حال، تا اوایل قرن بیستم بود که شواهد تجربی برای وجود اتم ها کشف و به طور گسترده پذیرفته شد.

همانطور که علم شیمی به بلوغ رسید، شواهد تجربی برای وجود اتم ها از قانون مضرب به دست آمد . هنگامی که دو یا چند عنصر با هم ترکیب می شوند و ترکیبی را تشکیل می دهند، نسبت جرم آنها همیشه ثابت است. به عنوان مثال، نسبت جرمی نیتروژن به اکسیژن در اکسید نیتریک همیشه 7:8 است. نسبت جرمی هیدروژن به نیتروژن در آمونیاک همیشه 3:14 است. این واقعیت که نسبت جرم عناصر در ترکیبات همیشه کسری ساده است، نشان می‌دهد که همه جرم‌های عنصر منشأ مشترکی دارند. در اصل، وضعیت توده های اتمی بسیار شبیه به مثالی است که قبلا در مورد واحدهای جرم رومی ارائه شد. هر دو پوند رومی و اونس رومی با مقادیر متفاوتی از دانه های خرنوب تعریف می شوند، بنابراین رابطه متناسب بین دو واحد یک کسری ساده است. به طور مشابه، از آنجایی که همه نسبت‌های جرم اتمی کسرهای ساده هستند، این احتمال وجود دارد که اتم‌ها به سادگی از تعداد متفاوتی از واحدهای اصلی جرم تشکیل شده باشند.

در سال 1805 شیمیدان جان دالتون اولین جدول جرم اتمی نسبی خود را منتشر کرد که شش عنصر را فهرست می کرد: هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن ، کربن ، گوگرد و فسفر و جرم اتم هیدروژن را 1 تعریف کرد. 1815 در سال 1999 شیمیدان ویلیام پروت به این نتیجه رسید که اتم هیدروژن در واقع واحد اصلی جرم همه اتم های دیگر است.

اتم‌های کربن در گرافیت، تصویر از یک میکروسکوپ تونل زنی روبشی .

اگر فرضیه پروت درست باشد، آنگاه مفهوم انتزاعی جرم آنگونه که امروز می شناسیم به وجود نمی آید، زیرا جرم همیشه می تواند به عنوان تعداد اتم های هیدروژن تعریف شود. با این حال، فرضیه پروت از دو جنبه عمده نادرست بود. اول، پیشرفت‌های بیشتر در علم وجود ذرات کوچک‌تری مانند الکترون‌ها و کوارک‌ها را آشکار کرد که جرم‌های آنها صرفاً کسری نیست. ثانیاً، مشخص شد که جرم خود اتم دقیقاً برابر با مضرب جرم اتم هیدروژن نیست، بلکه تقریباً برابر با مضرب جرم اتم هیدروژن است. بر اساس انیشتین ، نظریه نسبیت هنگامی که پروتون ها و نوترون ها با یکدیگر ترکیب می شوند و هسته های اتمی را تشکیل می دهند ، بخشی از جرم به انرژی اتصال شکل آزاد می شود. هر چه هسته ها محکم تر باشند، انرژی بیشتری آزاد می شود. آزاد شدن انرژی اتصال باعث می شود که نسبت جرم عنصر دیگر کسری ساده نباشد.

به عنوان مثال، هیدروژن که تنها یک پروتون دارد، دارای جرم اتمی 1.007825u است. آهن فراوان ترین ایزوتوپ دارای 26 پروتون و 30 نوترون است، بنابراین می توان حدس زد که جرم اتمی آن 56 برابر هیدروژن است، در واقع جرم اتمی آن تنها 55.9383u است که بدیهی است مضرب 1.007825u نیست. فرضیه پروت از بسیاری جهات نادرست بود، اما مفاهیم انتزاعی جرم و کمیت اتمی هنوز نقش مهمی در شیمی بازی می‌کنند و واحدهای جرم اتمی هنوز برای اندازه‌گیری جرم‌های کوچک استفاده می‌شوند .

هنگامی که فرانسوی ها سیستم اندازه گیری خود را در اواخر قرن 18 اختراع کردند، از کمیت ها برای تعریف واحدهای جرم استفاده کردند. کیلوگرم در ابتدا به عنوان جرم یک لیتر آب خالص تعریف می شد. با این حال، این تعریف دور از برآوردن الزامات دقیق فناوری مدرن بود، بنابراین کیلوگرم به عنوان جرم یک بلوک ساخته دست بشر از آلیاژ پلاتین-ایریدیم، که به عنوان نمونه اولیه کیلوگرم بین‌المللی شناخته می‌شود، دوباره تعریف شد.

جرم گرانشی

جرم گرانشی فعال خاصیتی از جرم است که به وسیله آن یک جسم میدان های گرانشی را در فضای اطراف خود ایجاد می کند که بر جهان ساختار مقیاس بزرگ حاکم است. میدان های گرانشی کهکشان ها را کنار هم نگه می دارند. این اجازه می دهد تا سحابی ها و غبار بین ستاره ای با هم در ستاره ها و سیارات جمع شوند . فشار کافی ایجاد می کند تا اجازه دهد همجوشی هسته ای در داخل ستاره اتفاق بیفتد . کند منظومه شمسی را تعیین می مختلف اجرام آسمانی در مدارهای . از آنجایی که اثرات گرانشی بسیار فراگیر هستند، تعیین تاریخ دقیق زمانی که انسان برای اولین بار جرم گرانشی را کشف کرد، دشوار است. با این وجود، می توان به برخی گام های کلیدی به سمت مفهوم مدرن جرم گرانشی و رابطه بین جرم گرانشی و سایر پدیده های جرم اشاره کرد.

جرم گرانشی کپلر

یوهانس کپلر ، 1610.
نام سیاره سیاره کپلر
محور نیمه اصلی دوره مداری جرم خورشیدی
سیاره تیر 0.387099AU ( واحد نجومی ) 0.240 842 سال غیر واقعی (سال) 4 پی 2 آ U 3 y ه آ r 2 4\pi ^{2}{\frac {AU^{3}}{year^{2}}}
سیاره زهره 0.723332 AU 0.615 187 سال غیر واقعی
زمین 1AU 1 سال غیر واقعی
مریخ 1.523662 AU 1.880 816 سال غیر واقعی
سیاره مشتری 5.203363 AU 11.861 776 سال غیر واقعی
زحل 9.53707 AU 29.456 626 سال غیر واقعی

یوهانس کپلر اولین کسی بود که توصیف دقیقی از مدارهای سیاره ای و بر این اساس اولین توصیف گرانشی جرم را ارائه کرد. در سال 1600، کپلر برای تیکو براهه کار کرد و بنابراین به مجموعه ای از مشاهدات نجومی دقیق تر از هر داده قبلی دسترسی پیدا کرد. تیکو از مریخ با مطالعه مشاهدات ، کپلر متوجه شد که پیش‌بینی‌های روش‌های نجومی سنتی دقیق نیستند و او پنج سال آینده را صرف توسعه روش خود برای توصیف حرکت سیارات کرد.

در آخرین مدل سیاره‌ای کپلر، او موفق شد مدار سیارات را توصیف کند: مدار سیارات بیضی‌هایی هستند که خورشید در کانون آن قرار دارد. گرانشی فعال مفهوم جرم قانون سوم سیاره حرکت نتیجه مستقیم کپلر است. کپلر دریافت که مداری مربع دوره محور نیمه اصلی مداری آن هر سیاره با مکعب متناسب است و به طور معادل، این نسبت ثابت برای تمام سیارات منظومه شمسی است . نسبت این ثابت به طور مستقیم جرم گرانشی فعال خورشید را در واحد فاصله ( R ) 3 / زمان ( t ) 2 اندازه گیری می کند که به عنوان پارامتر گرانشی استاندارد شناخته می شود:

متر = 4 پی 2 آر 3 تی 2 ∝ جی r آ v من تی آ تی من o n آ ل م آ س س \mu =4\pi ^{2}{\frac {R^{3}}{t^{2 }}}\propto {\mathrm {Gravitational\ Mass}}

نام ماهواره گالیله ماهواره

محور نیمه اصلی دوره مداری مشتری جرم
آیو آیو 0.002 819 AU 0.004 843 سال غیر واقعی 0.0038 پی 2 آ U 3 y ه آ r 2 0.0038\pi ^{2}{\frac {AU^{3}}{year^{2}}}
اروپا اروپا 0.004486 AU 0.009722 سال غیر واقعی
گانیمد گانیمد 0.007155 AU 0.019589 سال غیر واقعی
کالیستو کالیستو 0.012585 AU 0.045694 سال غیر واقعی

در سال 1609، کپلر ” سه قانون حرکت سیاره ای کپلر ” خود را منتشر کرد ، که توضیح می دهد که چگونه سیارات تحت تاثیر خورشید در مدارهای بیضی شکل حرکت می کنند. در 25 آگوست همان سال، گالیله گالیله تلسکوپ خود را برای اولین بار به برخی از بازرگانان ونیزی نشان داد. در اوایل ژانویه 1610، گالیله چهار جرم کم نور را در اطراف مشتری کشف کرد که آنها را با ستاره اشتباه گرفت. با این حال، پس از چند روز رصد، گالیله متوجه شد که این “ستارگان” در واقع در حال چرخش به دور مشتری هستند. این چهار ماهواره (که بعدها به افتخار کاشفان خود، ماهواره های گالیله نامیده شدند) اولین اجرام کشف شده ای بودند که به دور اجرام آسمانی دیگری غیر از خورشید یا زمین می چرخیدند. به رصد ماهواره ها برای 18 ماه آینده ادامه داد و گالیله تا اواسط سال 1611 تخمین نسبتاً دقیقی از دوره های آنها داشت. به زودی، نیمه محور اصلی هر قمر نیز تخمین زده شد، که اجازه می دهد گرانشی جرم مشتری از مدار قمرهایش محاسبه شود. جرم گرانشی مشتری حدود 0.1 درصد از جرم گرانشی خورشید است.

میدان گرانشی گالیله

گالیله گالیله ، 1636.
مسافتی که یک توپ در حال سقوط آزاد می افتد متناسب با مجذور زمان سقوط است.

مدتی قبل از سال 1638، گالیله توجه خود را به پدیده اجسام در حال سقوط در زیر میدان گرانشی زمین معطوف کرد و او فعالانه تلاش کرد تا چنین حرکاتی را توصیف کند. گالیله اولین کسی نبود که میدان گرانشی زمین را مطالعه کرد و همچنین اولین کسی نبود که خواص اساسی آن را به طور دقیق توصیف کرد. با این حال، اعتقاد گالیله به تکیه بر آزمایش‌های علمی برای ساختن اصول فیزیک تأثیر عمیقی بر نسل‌های بعدی فیزیکدانان گذاشت. گالیله از آزمایش های علمی بسیاری برای توصیف حرکت اجسام در حال سقوط آزاد استفاده کرد. مشخص نیست که آیا این آزمایش‌ها فقط آزمایش‌های ایده‌آلی برای نشان دادن مفهوم بودند یا واقعاً توسط گالیله انجام شده‌اند، [2] اما نتایج این آزمایش‌ها واقعی و معتبر هستند. ، شاگرد گالیله وینچنزو ویویانی بر اساس بیوگرافی که توسط نوشته شده است، یک بار گالیله دو توپ از یک ماده اما با جرم های متفاوت را از برج پیزا پرتاب کرد تا نشان دهد که زمان سقوط آنها ربطی به جرم آنها ندارد. [یادداشت 4] به منظور حمایت از این نتیجه، گالیله استدلال نظری زیر را مطرح کرد: اگر دو جسم با جرم های مختلف و سرعت های سقوط متفاوت با طناب به هم گره بخورند، سیستم ترکیبی سقوط می کند زیرا جرم سنگین تری دارد. سریع‌تر سقوط کرد یا به دلیل اینکه جسم سبک‌تر جسم سنگین‌تر را پایین نگه داشت، آهسته‌تر افتاد؟ تنها پاسخ قابل قبول به این سوال این است که هر دو جسم به یک اندازه سریع سقوط می کنند. [3]

آزمایش دیگری در On the Two New Sciences که در سال 1638 منتشر شد، شرح داده شد. یکی از شخصیت های خیالی گالیله، سالویاتی، آزمایشی را با یک توپ مسی و یک هواپیمای شیبدار چوبی توصیف می کند. این اریب چوبی دوازده ذراع طول، نیم ذراع عرض و سه انگشت ضخامت داشت و شیار صاف و بدون اصطکاک داشت. شیارها با کاغذ روغنی پوشانده شده اند و کاملا صاف و بدون اصطکاک هستند. داخل شیار یک توپ مسی سخت، صاف و بسیار گرد قرار دارد. صفحه شیب دار را می توان در زوایای مختلف متمایل کرد تا شتاب توپ مسی را کاهش دهد تا بتوان زمان را اندازه گیری کرد. یک توپ مسی را از فاصله مشخصی به پایین بغلتانید و مدت زمان سقوط توپ مسی را اندازه بگیرید. زمان غلتیدن توپ مسی با یک ساعت آبی به شرح زیر اندازه گیری می شود:

“یک ظرف بزرگ آب در یک مکان مرتفع قرار می گیرد و یک لوله نازک زیر ظرف وصل می شود و آب از لوله نازک خارج می شود. هر آزمایش با یک فنجان شیشه ای کوچک در زیر جمع آوری می شود. پس از آزمایش، روی تعادل دقیق، آب جمع‌آوری‌شده وزن می‌شود. نسبت وزن‌های مختلف نشان‌دهنده نسبت زمان‌های مختلف است. این روش به قدری دقیق است که حتی اگر آزمایش بارها و بارها تکرار شود، نتایج باز هم خطای محسوسی ندارند.» [4] ]

گالیله کشف کرد که برای یک جسم در حال سقوط آزاد، فاصله ای که می افتد همیشه با مجذور زمان متناسب است:

g = D من س تی آ n ج ه تی من متر ه 2 ∝ جی r آ v من تی آ تی من o n آ ل اف من ه ل د g={\frac {Distance}{Time^{2}}}\propto Gravitational\,Field

گالیله در 8 ژانویه 1642 در Arcetri در نزدیکی فلورانس ایتالیا درگذشت. گالیله ثابت کرد که تحت تأثیر میدان گرانشی زمین، شتاب یک جسم در حال سقوط آزاد ثابت است. یوهانس کپلر، معاصر گالیله، نشان داد که اجرام آسمانی تحت تأثیر جرم گرانشی خورشید، مدارهای بیضوی را دنبال می کنند. با این حال، رابطه بین میدان گرانشی گالیله و جرم گرانشی کپلر در طول زندگی گالیله درک نشد.

جرم گرانشی نیوتنی

اسحاق نیوتن ، 1689.

رابرت هوک مفهوم گرانش خود را در سال 1674 منتشر کرد و در آن نوشت: “همه اجرام آسمانی، هر چه که باشند، جاذبه یا نیروی گرانشی به سمت مرکز خود دارند”، “آنها اجرام آسمانی دیگر را نیز جذب می کنند”. وی همچنین اظهار داشت که با کاهش فاصله بین مراکز اجسام، نیروی گرانش افزایش می یابد. [5] در نامه‌های بین رابرت هوک و آیزاک نیوتن در سال‌های 1679 تا 1680، هوک حدس زد که نیروی گرانش به عنوان مجذور فاصله بین دو جسم کاهش می‌یابد. [6]

ماهواره زمین توده زمین

محور نیمه اصلی دوره مداری
0.002 569 واحد نجومی (AU) 0.074 802 سال غیر واقعی (سال) 0.000012 پی 2 آ U 3 y ه آ r 2 0.000012\pi ^{2}{\frac {AU^{3}}{year^{2}}}

= 398600 ک متر 3 س ه ج 2 398600{\frac {km^{3}}{sec^{2}}}
جاذبه زمین شعاع زمین
0.00980665 کیلومتر در ثانیه 2 6375 کیلومتر

هوک از نیوتن، پیشگام در توسعه حساب دیفرانسیل و انتگرال ، خواست تا جزئیات ریاضی مدار کپلر را تکمیل کند تا ثابت کند که حدس هوک درست بوده است. تحقیقات خود نیوتن تأیید کرد که هوک درست می گفت، اما به دلیل تفاوت در شخصیت این دو مرد، نیوتن ترجیح داد این نتیجه را برای هوک فاش نکند. اسحاق نیوتن کشف خود را تا سال 1684 مخفی نگه داشت، زمانی که به یکی از دوستانش، ادموند هالی ، گفت که مشکل مدارهای گرانشی را حل کرده است، اما به اشتباه اجازه داد که کشف او در دفتر کارش در داخل خفته باشد. [7] با تشویق هالی، نیوتن تصمیم گرفت به توسعه ایده های خود در مورد گرانش ادامه دهد و تمام اکتشافات خود را منتشر کرد. در نوامبر 1684، آیزاک نیوتن سندی را برای ادموند هالی فرستاد، که اکنون گم شده بود، اما احتمالاً با عنوان “De motu corporum in gyrum” (درباره حرکت مداری اجسام) نام داشت. [8] هالی اکتشاف نیوتن را به انجمن سلطنتی لندن ارائه کرد و قول داد که گزارش کاملی برای پیگیری آن ارائه کند. نیوتن بعدها ایده‌های خود را در مجموعه‌ای سه جلدی با عنوان Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ( اصول ریاضی فلسفه طبیعی ) نوشت. جلد اول در 28 آوریل 1686 توسط انجمن سلطنتی، جلد دوم در 2 مارس 1687 و جلد سوم در 6 آوریل 1687 پذیرفته شد. انجمن سلطنتی جلد کامل کتاب را با هزینه شخصی نیوتن در می 1687 منتشر کرد. [9]

اسحاق نیوتن پلی بین جرم گرانشی کپلر و شتاب گرانشی گالیله ساخت و رابطه زیر را ثابت کرد:

g = متر r 2 ، g={\frac {\mu }{r^{2}}}،

جایی که g شتابی است که توسط جسمی که در فضایی حرکت می کند که در آن میدان گرانشی وجود دارد، μ جرم گرانشی (پارامتر گرانشی استاندارد) جسم ایجاد کننده میدان گرانشی و r مختصات قطبی (فاصله بین مراکز) است. از دو شی).

نیوتن با یافتن رابطه دقیق بین جرم گرانشی یک جسم و میدان گرانشی روش دومی را برای اندازه گیری جرم گرانشی نشان داد. جرم زمین را می توان با استفاده از روش کپلر (از طریق مدار ماه) تعیین کرد و یا با اندازه گیری شتاب ناشی از گرانش در سطح زمین و ضرب این مقدار در مربع شعاع زمین تعیین کرد. جرم زمین حدود سه میلیونم جرم خورشید است. تاکنون هیچ وسیله دقیق دیگری برای اندازه گیری جرم گرانشی پیدا نشده است. [10]

گلوله توپ نیوتن

Newton Cannon.svg

گلوله توپ نیوتن یک آزمایش ایده آل بود که پلی بین شتاب گرانشی گالیله و مدار بیضی کپلر ایجاد کرد. این آزمایش برگرفته از کتاب 1728 نیوتن “رساله ای در مورد سیستم جهان” است. بر اساس مفهوم جاذبه گالیله، یک سنگ در حال سقوط با شتاب ثابت به سمت زمین سقوط می کند. با این حال، نیوتن توضیح داد که وقتی یک سنگ به صورت افقی (عمود بر گرانش زمین) پرتاب می شود، مسیر حرکت آن منحنی است. “سنگ پرتاب شده ای که به دلیل وزن خود از خط مستقیمی که در صورت در نظر گرفتن پرتاب از آن پیروی می کرد منحرف می شود، منحنی را در هوا ترسیم می کند؛ در امتداد این دو مسیر منحنی انتهای سنگ دوباره به زمین می افتد. با سرعتی که پرتاب می شد، وقتی به زمین می افتاد، دورتر می رفت.» [11]

نیوتن همچنین استدلال کرد که اگر جسمی با سرعت کافی “به صورت افقی در بالای یک کوه بلند پرتاب شود”، “در نهایت از زمین بسیار دور می شود و به کوهی که از آن پرتاب شده است باز می گردد.” آزمایش ایده آل نیوتن این است. در سمت راست همانطور که در شکل نشان داده شده است. توپی که در بالای کوهی بسیار مرتفع قرار دارد یک گلوله را به صورت افقی شلیک می کند. اگر سرعت آن کم باشد، دوباره به زمین می افتد (مسیر A و مسیر B). با این حال، اگر سرعت آن بزرگتر یا مساوی یک آستانه معین ( سرعت مداری ) باشد، اما آنقدر زیاد نباشد که زمین را به طور کامل ترک کند ( سرعت فرار )، آنگاه در مداری بیضوی به دور زمین حرکت می کند (مسیرهای C و D). .

جرم و کمیت گرانشی

گلوله توپ نیوتن رابطه بین جرم گرانشی زمین و میدان گرانشی آن را نشان داد؛ با این حال، هنوز ابهامات زیادی وجود دارد. رابرت هوک در سال 1674 اظهار داشت که “همه اجرام آسمانی، هر چه که باشند، جاذبه یا نیروی گرانشی به سمت مرکز خود دارند”، اما هوک نه توضیح داد که چرا فقط اجرام آسمانی جاذبه گرانشی دارند، و نه توضیح داد که چرا گرانش به سمت مرکز یک حرکت می کند. جسم آسمانی.

برای پاسخ به این سؤال، نیوتن مفهوم کاملاً جدیدی را ارائه کرد که جرم گرانشی «جهانی (جهانی)» است: هر جسمی دارای جرم گرانشی است، بنابراین، هر جسمی یک میدان گرانشی ایجاد می کند. نیوتن همچنین فرض کرد که قدرت میدان گرانشی هر جسم به عنوان مربع فاصله از آن جسم کاهش می یابد. بر اساس این فرض، نیوتن میدان گرانشی کلی را زمانی محاسبه کرد که اجرام بسیار کوچک یک کره بزرگ را تشکیل دهند. نیوتن کشف کرد که برای یک کره عظیم (مانند زمین یا خورشید، با چگالی تقریباً یکسان در شعاع معین)، میدان گرانشی با جرم کل جسم متناسب است، [12] و با مجذور آن نسبت معکوس دارد. فاصله از مرکز جسم [13]
یک سیب یک میدان گرانشی را احساس می کند که به سراسر زمین اشاره می کند؛ با این حال، این میدان ها با هم جمع می شوند و یک میدان گرانشی قوی ایجاد می کنند که به سمت مرکز زمین است.

مفهوم نیوتن از جرم گرانشی در سمت چپ نشان داده شده است. هر قسمت از زمین دارای یک جرم گرانشی است که یک میدان گرانشی به سمت آن ایجاد می کند. با این حال، اثر کل این میدان‌های گرانشی معادل یک میدان گرانشی قوی است که به سمت مرکز زمین است. سیب طوری رفتار می کند که گویی یک میدان گرانشی قوی آن را به سمت مرکز زمین شتاب می دهد.

مفهوم جرم گرانشی نیوتن باعث می شود که جرم گرانشی همان دیدگاهی را داشته باشد که مفاهیم سنتی وزن و جرم دارند. به عنوان مثال، رومیان باستان از دانه های خرنوب به عنوان معیار وزن استفاده می کردند. رومی ها جسمی با وزن ناشناخته را در یک طرف ترازو قرار می دادند و سپس دانه های خرنوب را در طرف دیگر قرار می دادند و تعداد دانه ها را افزایش می دادند تا تعادل تعادل برقرار شود. اگر وزن یک جسم به اندازه 1728 دانه خرنوب باشد، وزن جسم 1 پوند رومی است.

بر اساس نظریه گرانش جهانی نیوتن، هر دانه خرنوب یک میدان گرانشی ایجاد می کند، بنابراین اگر تعداد دانه های خرنوب بی نهایت باشد و آنها را به شکل یک کره غول پیکر درآورد، میدان گرانشی این کره با تعداد دانه های درخت متناسب است. بنابراین، از نظر تئوری می توان دقیقاً تعداد دانه های خرنوب مورد نیاز برای تولید میدان گرانشی مشابه زمین یا خورشید را محاسبه کرد. از آنجایی که واحدهای وزن رومی همگی بر حسب دانه خرنوب تعریف می شوند، دانستن “جرم دانه خرنوب” زمین یا خورشید به فرد اجازه می دهد تا جرم را بر حسب پوند رومی، اونس رومی یا سایر واحدهای رومی محاسبه کند.
بخش عمودی نصب تعادل پیچشی کاوندیش، شامل ساختمانی که در آن قرار دارد. توپ های بزرگ از پایه آویزان می شوند و می توان آنها را با استفاده از قرقره هایی در خارج به موقعیتی در کنار توپ های کوچک چرخاند. صفحه اول مقاله کاوندیش.

این احتمالات نیز فراتر از واحدهای رومی و دانه خرنوب است. به عنوان مثال، پوند انگلیس در ابتدا به عنوان وزن 7000 دانه جو تعریف می شد. بنابراین، اگر بتوان «جرم هسته جو» زمین را تعیین کرد (تعداد دانه‌های جو برای تولید همان میدان گرانشی زمین)، آنگاه می‌توان جرم زمین را بر حسب پوند بریتانیا محاسبه کرد. به همین ترتیب، تعریف اولیه کیلوگرم معادل جرم یک لیتر آب خالص است.بنابراین، جرم زمین محاسبه شده بر اساس کیلوگرم سنتی را از لحاظ نظری می توان با محاسبه چند لیتر آب خالص (یا نمونه اولیه کیلوگرم بین المللی) محاسبه کرد. ) برای تعیین. در واقع، این چیزی بیش از یک انتزاع ساده نیست و از هر واحد جرمی متعارف می‌توان از لحاظ نظری برای اندازه‌گیری جرم گرانشی استفاده کرد.

اندازه گیری جرم گرانشی با واحدهای جرم سنتی در اصل ساده است، اما در عمل بسیار دشوار است. بر اساس نظریه نیوتن، همه اجرام یک میدان گرانشی تولید می کنند و از نظر تئوری امکان جمع آوری اجسام کوچک بسیار زیاد برای تشکیل یک توپ گرانشی عظیم وجود دارد. با این حال، از نقطه نظر عملی، میدان گرانشی اجسام کوچک بسیار ضعیف است و اندازه گیری آن دشوار است. اگر کسی بتواند تعداد بسیار زیادی از اشیاء را جمع آوری کند، کره حاصل به احتمال زیاد برای ساختن روی سطح زمین بسیار بزرگ و برای ساختن در فضا بسیار گران خواهد بود. کتاب نیوتن در مورد گرانش جهانی در دهه 1680 منتشر شد، اما اولین آزمایش موفقیت آمیز برای اندازه گیری جرم زمین در واحدهای جرم معمولی، آزمایش کاوندیش ، تا سال 1797، بیش از صد سال بعد، ظاهر نشد. کاوندیش دریافت که چگالی زمین 0.033 ± 5.448 برابر آب است. تا سال 2009، جرم زمین بر حسب کیلوگرم فقط تا پنج رقم اعشار دقیق است، در حالی که جرم گرانشی آن تا بیش از نه رقم اعشار دقیق است.

جرم اینرسی و جرم گرانشی

اگرچه جرم اینرسی، جرم گرانشی غیرفعال و جرم گرانشی فعال از نظر مفهومی متفاوت هستند، هیچ آزمایشی به طور قطع تفاوتی بین آنها نشان نداده است. در مکانیک کلاسیک ، قانون سوم نیوتن بیان می کند که جرم گرانشی فعال و غیرفعال یک جسم باید همیشه یکسان (یا حداقل متناسب) باشد، اما هیچ دلیل قانع کننده ای در نظریه کلاسیک وجود ندارد که جرم گرانشی باید برابر با اینرسی باشد. جرم برابر برابری آنها صرفاً یک واقعیت تجربی است.

آلبرت اینشتین نظریه نسبیت عام خود را بر اساس این فرض ایجاد کرد که رابطه بین جرم اینرسی و جرم گرانشی (غیرفعال) تصادفی نیست و هیچ آزمایشی نمی تواند این دو را متمایز کند ( اصل هم ارزی ضعیف ). با این حال، در چنین نظریه ای، گرانش دیگر یک نیرو نیست و بنابراین از قانون سوم نیوتن تبعیت نمی کند، بنابراین “برابری جرم اینرسی و جرم گرانشی فعال یک راز باقی می ماند”. [14]

جرم اینرسی

جرم اینرسی جرمی است که با مقاومت یک جسم در برابر شتاب اندازه گیری می شود.

برای درک اینکه جرم اینرسی یک جسم چیست، از مکانیک کلاسیک و قوانین حرکت نیوتن شروع کنید. سپس نگاه زمانی که نسبیت خاص کنید که چگونه تعریف کلاسیک جرم باید اصلاح شود تا در نظر گرفته شود، دقیق تر از مکانیک کلاسیک باشد. با این حال، نسبیت خاص اساساً معنای “جرم” را تغییر نمی دهد.

طبق قانون دوم نیوتن ، با فرض اینکه جرم یک جسم m باشد، اگر در هر لحظه باشد، از معادله حرکت زیر تبعیت می کند:

اف = متر آ ، F=ma،

شده به جسم که در آن F نیروی وارد و a شتاب جسم است . [نکته 5] حال پاسخ دقیق این سؤال را که «نیروی وارد بر جسم چیست» کنار بگذارید.

این معادله نشان می دهد که جرم و اینرسی چگونه به هم مرتبط هستند. دو جسم با جرم های متفاوت را در نظر بگیرید. اگر همین نیرو به آن وارد شود شتاب جسمی با جرم بیشتر کمتر است در حالی که شتاب جسمی با جرم کمتر بیشتر است و می توان گفت جسمی با جرم بیشتر در تغییر تاثیر کمتری دارد. حالت حرکت آن در پاسخ به عمل یک نیرو “مقاومت” قوی تر.

با این حال، این بیانیه که نیروی «یکسان» اعمال می‌شود، تعریف را به این واقعیت برمی‌گرداند که هیچ تعریف واقعی از چیستی نیرو وجود ندارد، اما قانون سوم نیوتن می‌تواند برای کنار گذاشتن این مشکل مورد استفاده قرار گیرد. قضیه سوم نیوتن می گوید که اگر جسمی بر جسم دیگر نیرو وارد کند، جسم اول نیرویی برابر و مخالف را تجربه خواهد کرد. به بیان دقیق تر، اگر دو جسم A و B با جرم اینرسی ثابت m A و m B وجود داشته باشند. و این دو جسم را از تمام تأثیرات فیزیکی دیگر جدا کنید، به طوری که تنها نیروها نیروی وارد شده توسط B به A، با نشان دادن F AB ، و نیروی اعمال شده توسط A بر B، با نشان دادن F BA باشد. قانون دوم نیوتن می گوید:

اف آ ب = متر آ آ آ ، {\displaystyle F_{AB}=m_{A}a_{A}،}
اف ب آ = متر ب آ ب ، {\displaystyle F_{BA}=m_{B}a_{B}،}

که در آن A و B به ترتیب شتاب های A و B هستند. با فرض اینکه این دو شتاب صفر نباشند، نیروی بین آنها صفر نیست. این زمانی اتفاق می افتد که مثلاً دو جسم با یکدیگر برخورد کنند. طبق قانون سوم نیوتن:

اف آ ب = – اف ب آ ، F_{{AB}}=-F_{{BA}}،

از این رو،

متر آ = – آ ب آ آ متر ب . m_{A}=-{\frac {a_{B}}{a_{A}}}m_{B}.

توجه داشته باشید که شرط یک A صفر نبودن تضمین می کند که این کسر به خوبی تعریف شده است.

در اصل جرم اینرسی یک جسم به این صورت است. یک جسم “مرجع” را انتخاب کنید، جرم آن را (مثلاً) 1 کیلوگرم تعریف کنید، و می توانید با اندازه گیری شتاب برخورد با جسم مرجع، جرم همه چیز در جهان را اندازه گیری کنید.
جرم گرانشی نیوتنی

مفهوم جرم گرانشی نیوتن بالاتر از قانون گرانش نیوتن تعریف شده است. فرض کنید دو جسم A و B در فاصله r AB وجود دارند. قانون گرانش می گوید که اگر A و B به ترتیب دارای جرم گرانشی M A و M B باشند ، آنگاه هر جسم نیروی گرانشی اعمال شده توسط دیگری را احساس می کند که قدر آن عبارت است از:

اف = جی م آ م ب ( r آ ب ) 2 ، F=G{\frac {M_{A}M_{B}}{(r_{{AB}})^{2}}}،

که در آن G ثابت گرانشی است . معادله فوق را می توان به صورت زیر فرموله کرد: اگر g شتاب جسم مرجع در یک موقعیت معین در میدان گرانشی باشد، نیروی گرانشی تجربه شده توسط جسمی با جرم گرانشی M برابر است با:

اف = م g . F=Mg.

این مبنایی است که بر اساس آن می توان جرم را بر حسب وزن بیان کرد. مثلاً در ترازو فنر، نیروی F متناسب با تغییر شکل فنر در زیر توزین است، طبق قانون هوک، ترازو اصلاح می شود و شتاب گرانش g در نظر گرفته می شود، به طوری که جرم M شی را می توان مستقیما خواند. ترازو جرم گرانشی یک جسم را اندازه گیری می کند، فقط تعادل فنری وزن یک جسم را اندازه گیری می کند.

هم ارزی جرم اینرسی و جرم گرانشی

گاهی اوقات هم ارزی جرم اینرسی و جرم گرانشی را اصل هم ارزی گالیله یا ضعیف اصل هم ارزی می نامند . مهمترین نتیجه این اصل در مورد اجسامی که آزادانه در حال سقوط هستند صدق می کند. فرض کنید جسمی وجود دارد که جرم اینرسی و جرم گرانشی آن به ترتیب m و M است. اگر تنها نیروی وارد بر جسم از میدان گرانشی g باشد، با استفاده از قانون دوم نیوتن همراه با قانون گرانش، شتاب را می توان به صورت زیر بدست آورد:

آ = م متر g . a={\frac {M}{m}}g.

این فرمول نشان می دهد که نسبت جرم گرانشی به جرم اینرسی یک K ثابت است اگر و فقط در صورتی که همه اجرام در یک میدان گرانشی معین با سرعت یکسان سقوط کنند. این پدیده «جهان‌شمولی سقوط آزاد» نامیده می‌شود. (علاوه بر این، این ثابت را می توان با تعریف واحدهای مناسب 1 کرد.)

اولین آزمایش برای نشان دادن جهانی بودن سقوط آزاد توسط گالیله انجام شد . شایع ترین ادعا این است که گالیله با انداختن اشیاء بر روی برج پیزا به نتایج خود رسیده است، اما این ادعا احتمالا نادرست است. در واقع آزمایش او با غلتاندن یک توپ کوچک روی یک سطح شیبدار انجام شد. آزمایش یکی پس از دیگری با دقت فزاینده ای انجام شد، مانند آزمایشی که رولاند فون اتر در سال 1889 با آونگ پیچشی انجام داد. [15] از سال 2008، هیچ تعمیم سقوط آزاد – و بنابراین هیچ گونه انحراف از اصل هم ارزی گالیله – به طور تجربی با دقت حداقل 10 -12 یافت نشد . آزمایش های دقیق تر هنوز در حال انجام است.

عمومیت سقوط آزاد فقط در مورد سیستم هایی اعمال می شود که در آنها گرانش تنها نیروی عامل است. تمام نیروهای دیگر، به ویژه اصطکاک و مقاومت هوا ، باید حذف شوند یا حداقل ناچیز باشند. به عنوان مثال، اگر یک چکش و یک پر از یک ارتفاع در هوا پرتاب شوند، پر به زمین زمان بیشتری می برد؛ پر در واقع آزادانه نمی افتد، زیرا مقاومت هوا به سمت بالا و نیروی گرانش رو به پایین می تواند لغو از. از طرف دیگر، اگر آزمایش در خلاء انجام شود ، جایی که مقاومت هوا وجود ندارد، چکش و پر باید دقیقاً همزمان با زمین برخورد کنند (با فرض اینکه شتاب بین دو جسم و شتاب زمین نسبت به شی ناچیز است). این آزمایش را می توان به راحتی در آزمایشگاه دبیرستان با انداختن اشیاء در یک لوله شفاف که هوا با پمپ خلاء تخلیه می شود انجام داد. انجام این آزمایش در محیطی که به طور طبیعی خلاء است حتی بسیار چشمگیرتر است، مانند کاری که دیوید اسکات در طول آپولو 15 ماموریت ماه روی سطح انجام داد.

یک نسخه قوی از اصل هم ارزی، اصل هم ارزی اینشتین یا اصل هم ارزی قوی، در نسبیت عام محور است . اصل هم ارزی اینشتین می گوید که در یک ناحیه به اندازه کافی کوچک از فضازمان، هیچ راهی برای تمایز بین شتاب یکنواخت و میدان گرانشی یکنواخت وجود ندارد. بنابراین، نسبیت عام فرض می کند که نیروی میدان گرانشی روی یک جرم، نتیجه تمایل جسم به حرکت در یک خط مستقیم (به عبارت دیگر، اینرسی آن) است، بنابراین گرانش باید تابعی از جرم اینرسی جسم باشد و قدرت میدان گرانشی

جرم و انرژی در نسبیت خاص

اصطلاح جرم در نسبیت خاص اغلب به جرم سکون یک جسم اشاره دارد که جرم نیوتنی آن است که توسط ناظر در حال سکون نسبت به جسم اندازه گیری می شود. برای تک تک ذرات، جرم ثابت نام دیگری برای جرم ساکن است. با این حال، جرم ثابت تعمیم‌یافته (محاسبه‌شده با فرمول پیچیده‌تر) می‌تواند برای سیستم‌های ذرات در حرکت نسبی نیز اعمال شود، بنابراین جرم ثابت معمولاً فقط برای سیستم‌هایی استفاده می‌شود که دارای ذرات پرانرژی ایزوله هستند. جرم ثابت یک سیستم برای همه ناظران و قاب های اینرسی یکسان است، تا زمانی که سیستم بسته است نمی توان آن را از بین برد و بنابراین حفظ می شود. در اینجا، “بسته” به این معنی است که سیستم دارای یک مرز ایده آل است که هیچ جرم/انرژی از آن عبور نمی کند.

همانطور که انرژی یک سیستم بسته در نسبیت حفظ می شود، جرم آن نیز حفظ می شود: این بدان معنی است که جرم در طول زمان تغییر نمی کند، حتی اگر ذرات با جرم های مختلف بین یکدیگر جابجا شوند. برای هر ناظری، جرم هر سیستمی به ترتیب حفظ می شود و با زمان تغییر نمی کند، همانطور که انرژی نیز به ترتیب حفظ می شود و با زمان تغییر نمی کند. یک تصور غلط رایج این است که جرم را می توان در نسبیت به انرژی (بدون جرم) تبدیل کرد، زیرا برخی از ذرات ماده گاهی اوقات می توانند به انرژی غیر مادی (مانند نور، انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل در میدان های الکترومغناطیسی یا دیگر) تبدیل شوند. با این حال، این ماده (مفهومی غیرقابل تعریف و تعریف نشده) و جرم (مفهومی کاملاً تعریف شده و حفظ شده) را اشتباه می گیرد. حتی بدون در نظر گرفتن «ماده»، همه انواع انرژی هنوز در نسبیت جرم دارند. بنابراین جرم و انرژی قابل تعویض نیستند، در واقع دو نام متفاوت برای یک چیز هستند و جرم و انرژی نمی توانند مستقل از دیگری ظاهر شوند. در نظریه نسبیت، ذرات “ماده” ممکن است در واکنش حفظ نشوند، اما جرم سیستم بسته همیشه حفظ می شود.

برای مثال، بمب هسته‌ای در یک جعبه فوق‌العاده سخت است که روی یک ترازو قرار می‌گیرد، از نظر تئوری، پس از انفجار تغییری در جرم ایجاد نمی‌شود (البته داخل جعبه داغ‌تر می‌شود). چنین سیستمی تنها در صورتی جرم جعبه را تغییر می دهد که انرژی مانند نور یا گرما از جعبه خارج شود. با این حال، در این حالت، انرژی فراری جرم متناظر خود را نیز با خود می برد. خروج گرما از سیستم در واقع خروج جرم از سیستم است. بنابراین جرم مانند انرژی قابل نابودی نیست، فقط می تواند از مکانی به مکان دیگر منتقل شود. [16]

در یک سیستم محدود، انرژی اتصال باید (اغلب) از جرم سیستم غیرقابل کسر شود، زیرا این بخش از انرژی نیز دارای جرم است و هنگامی که انرژی آزاد می شود، این قسمت از جرم باید از سیستم کم شود. ، سپس سیستم محدود می شود همین. جرم در این فرآیند حفظ می شود زیرا سیستم در طول فرآیند اتصال بسته نمی شود. یک مثال مشابه، انرژی اتصال هسته‌های اتمی است، زمانی که هسته‌ها به شکل‌های دیگر انرژی (مانند پرتوهای گاما ) تشکیل می‌شوند، هسته‌های حاصل جرمی کمتر از مجموع جرم ذرات آزاد دارند.

اصطلاح جرم نسبیتی همچنین برای نشان دادن انرژی کل یک جسم یا سیستم (تقسیم بر c 2 ) استفاده می شود. جرم نسبیتی (یک جسم یا سیستم) شامل سهم انرژی جنبشی جسم است، هر چه یک جسم سریعتر حرکت کند، جرم آن بیشتر است. بنابراین بر خلاف جرم ثابت، جرم نسبیتی به چارچوب مرجع ناظر مرتبط است. با این حال، برای یک چارچوب مرجع معین و سیستم بسته، جرم نسبیتی نیز یک کمیت حفظ شده است.

از آنجایی که جرم نسبیتی متناسب با انرژی است، به تدریج توسط فیزیکدانان کنار گذاشته شد. [17] در مورد اینکه آیا این مفهوم هنوز در آموزش مفید است یا خیر اختلاف نظر وجود دارد .

برای بحث درباره جرم در نسبیت عام، نسبیت عام را ببینید .

پلیمر

یک ماکرومولکول نیز شناخته می شود که به عنوان ماکرومولکول ، یک مولکول بسیار بزرگ است که از بیش از هزاران اتم با پیوند کووالانسی تشکیل شده است.بیشتر ماکرومولکول ها از زیر واحدهای کوچکتر (مونومر) پلیمریزه شده مانند پروتئین تشکیل شده اند؛ چند پلیمر غیرپلیمریزه شده اند. مولکول ها.

با شکل خاصی از پلیمریزاسیون بسیار بالا با وزن مولکولی تولید می‌شوند 大ماکرومولکول‌های که عموماً به پلیمرها یا مولکول‌هایی گفته می‌شود که شامل پلیمرها در ساختار هستند.

در بیوشیمی ، اصطلاح ماکرومولکول به سه بیوپلیمر سنتی ( اسیدهای نوکلئیک ، پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها )، [2] و همچنین به مولکول‌های غیرپلیمری با وزن‌های مولکولی بزرگ، مانند لیپیدها و ماکروسیکل‌ها اطلاق می‌شود . نیز گفته می شود گاهی اوقات به این مولکول ها بیوماکرومولکول .

به تک تک مولکول های سازنده پلیمرها مونومر می گویند .

پلیمرهای مصنوعی شامل پلاستیک است. اگرچه فلزات و کریستال ها نیز از اتم های زیادی تشکیل شده اند که توسط پیوندهای مولکولی مانند در کنار هم نگه داشته می شوند، اما به طور کلی پلیمر محسوب نمی شوند. گاهی اوقات پلیمرهای مختلف توسط نیروهای بین مولکولی (اما نه با پیوندهای شیمیایی ) ترکیب می شوند، به خصوص اگر چنین ترکیبی به طور طبیعی اتفاق بیفتد و اجزای آن عموماً به تنهایی ظاهر نشوند، آنگاه چنین مخلوطی برای پلیمرها نیز نامیده می شود. در واقع چنین مخلوطی را باید کمپلکس پلیمری نامید. در این مورد، ماکرومولکول‌های مجزا که کمپلکس را تشکیل می‌دهند، اغلب به عنوان زیرواحد نامیده می‌شوند. مواد ساخته شده از پلیمرها اغلب دارای خواص فیزیکی غیرعادی هستند. کریستال های مایع و لاستیک نمونه های خوبی هستند. بسیاری از ماکرومولکول ها برای حل شدن در آب به مولکول های کوچک ویژه نیاز دارند. بسیاری از آنها برای حل شدن به نمک یا یون های خاص نیاز دارند .

کاربرد پلیمر

اصطلاح “پلیمر” توسط برنده جایزه نوبل هرمان استودینگر در دهه 1920 ابداع شد، اگرچه اولین انتشارات او در این زمینه فقط به “ترکیبات پلیمری” (بیش از 1000 اتم) اشاره داشت. [3] در آن زمان، اصطلاح “پلیمر” توسط برزلیوس در سال 1833 معرفی شد، و معنایی متفاوت از اکنون داشت: این فقط ایزومریسم شکل دیگری از بود، مانند بنزن و استیلن ، و همان اندازه که اندازه ندارد. مهم نیست [4] .

این اصطلاح برای توصیف اشکال مختلف ماکرومولکول ها در زمینه های مختلف استفاده می شود. به عنوان مثال، در زیست شناسی ، ماکرومولکول ها به چهار درشت مولکول تشکیل دهنده موجودات اطلاق می شود، در حالی که در شیمی ، این دسته به دو یا چند نوع اطلاق می شود که به توسط نیروهای بین مولکولی جای پیوندهای کووالانسی گرد هم می آیند ، اما این دو تقسیم بندی شده اند نه چندان واضح. [5]

طبق تعریف توصیه شده توسط IUPAC ، “پلیمر” در علم پلیمر فقط برای اشاره به یک مولکول منفرد استفاده می شود. متشکل از درشت برای مثال، مناسب است که یک مولکول پلیمری را به‌جای «پلیمر» که به معنای ماده‌ای مولکول‌ها است، به‌عنوان «ماکرومولکول» یا «مولکول پلیمر» بنویسیم . [6]
پلی فنیلن گزارش شده توسط Mirren و همکاران دندریمرهای ساختار پلیمری [7]

به دلیل اندازه بزرگ، توصیف ماکرومولکول ها به تنهایی با استفاده از مترولوژی دشوار است . ساختار ماکرومولکول های ساده مانند هموپلیمرها را می توان به صورت یک مونومر منفرد و یک جرم مولی کل بیان کرد. از سوی دیگر، بیوماکرومولکول‌های پیچیده نیازمند توصیف‌های ساختاری چندوجهی هستند، مانند سلسله مراتب ساختاری برای توصیف پروتئین‌ها .
طبیعت

مواد ساخته شده از مولکول های بزرگ اغلب دارای خواص فیزیکی غیرعادی هستند. را می توان با برش دادن محلول با یک پیپت معمولی اگرچه کوچک و به سختی قابل مشاهده است، یک تکه DNA به دو مولکول ساده در محلول شکست. این واقعا یک مولکول کوچک نیست. نسخه 1964 لینوس پاولینگ “شیمی دانشگاه” اظهار داشت که در اصل، DNA از 5000 جفت باز تجاوز نمی کند . این به این دلیل است که بیوشیمی‌ها به طور ناخواسته و پیوسته نمونه‌های خود را به قطعات می‌شکنند. در واقع کروموزوم های DNA می توانند صدها میلیون جفت باز داشته باشند.

یکی دیگر از ویژگی های رایج ماکرومولکول ها این است که بر خلاف مولکول های کوچک، برای حل شدن در یک محلول باید به کمک تکیه کنند.بسیاری از ماکرومولکول به نمک یا یون های ها برای حل شدن در آب خاصی نیاز دارند. اگر غلظت محلول خیلی زیاد یا خیلی کم باشد، پروتئین اصلاح می شود .

غلظت بالای ماکرومولکول‌ها در محلول می‌تواند خوشه‌بندی ماکرومولکولی سایر واکنش‌های درشت مولکولی را از طریق اثرات سرعت و ثابت‌های تعادلی تغییر دهد . [8] این به این دلیل است که ماکرومولکول‌ها مولکول‌های دیگر را از بیشتر حجم محلول حذف می‌کنند و در نتیجه غلظت مؤثر این مولکول‌ها را افزایش می‌دهند .
پلیمرهای آلی
کربوهیدرات
نوشتار اصلی: شکر
قندهای ساده

اجزای اصلی سلول ها

توسط فتوسنتز تولید شده
در پیوندهای شیمیایی خود برای تنفس سلولی ذخیره می کند انرژی را
تعداد کربن ها در اسکلت به طور کلی از سه تا پنج متغیر است:
سه کربن: تریوز
پنج کربن: قند پنتوز در DNA و RNA وجود دارد، قند ریبوز
شش کربن: قندهای هگزوز (مانند گلوکز ، لاکتوز ، فروکتوز )
ساختار: یک پیوند دوگانه کربن، یک عنصر اکسیژن، و سایر عناصر کربنی و هیدروکسیل . زنجیره‌های فاز
ساختار یا حلقه صندلی (گلوکز، آلفا اگر هیدروکسیل زیر حلقه باشد، بتا اگر هیدروکسیل روی حلقه باشد)

شکر دو برابر

متشکل از دو مونومر که توسط پیوندهای گلیکوزیدی به هم متصل شده اند
پیوندهای گلیکوزیدی از واکنش های تراکمی تشکیل می شوند
گلوکز + گلوکز = مالتوز
گلوکز + فروکتوز = ساکارز
گلوکز + گالاکتوز = لاکتوز

پلی ساکاریدها

از صدها تا ده ها هزار مونومر تشکیل شده است
برای ذخیره سازی حرارت و ساختار

چند پلی ساکارید:

در گیاه
نشاسته
از آلفا گلوکز تشکیل شده است
بدون شاخه در ساختار مولکولی
یک مارپیچ تشکیل دهید
سلولز
بتا گلوکز
بدون شاخه در ساختار مولکولی
دیواره های سلولی گیاه را تقویت می کند
حیواناتی که نمی توانند آنزیمی را که پیوندهای بتا گلوکوزیدی را می شکند ترشح کنند، نمی توانند هضم کنند
کیتین
بیشتر روی پوسته بندپایان یافت می شود: عنکبوت، سوسک، خرچنگ، حشرات و غیره.

لیپیدها

مقاله اصلی: لیپیدها

پلی ساکارید نیست، در اثر واکنش های تراکم ایجاد نمی شود
نامحلول در آب

چربی : ذخیره انرژی
فسفولیپیدها : اصلی غشای سلولی اجزای
استروئیدها : کلسترول ، هورمون ها

چربی ها

یک مولکول چربی از یک گلیسرول و سه اسید چرب تشکیل شده است. بسیار طولانی زنجیره های هیدروکربنی (16 تا 18 کربن) وجود دارد که به اسیدهای کربوکسیلیک ختم می شود . به دلیل زنجیره هیدروکربنی، بیشتر پیوندهای موجود در مولکول چربی غیرقطبی هستند و بنابراین در آب نامحلول هستند. اسیدهای چرب به دو دسته اسیدهای چرب اشباع شده و اسیدهای چرب غیر اشباع تقسیم می شوند .
اسیدهای چرب اشباع شده

بدون پیوندهای دوگانه کربن-کربن
فراوان ترین عنصر هیدروژن
زنجیره مستقیم و در نتیجه متراکم، جامد در دمای اتاق

اسیدهای چرب غیر اشباع

پیوند دوگانه کربن-کربن
در ستون فقرات خمیدگی وجود دارد (پیوندهای دوگانه کربن-کربن)
چگالی کم، مایع در دمای اتاق

امکانات

در مصرف انرژی دو برابر بیشتر از پلی ساکاریدها صرفه جویی می کند
محافظت از اندام های داخلی
جلوگیری از اتلاف گرما (نهنگ ها و دلفین ها)

فسفولیپیدها

میسل

ساختار فسفولیپیدها یک گلیسرول، دو اسید چرب و یک گروه فسفر است، بنابراین فسفولیپیدها تا حدی در آب محلول هستند (فسفوگروه) و تا حدی در آب نامحلول هستند (اسید چرب). به دلیل این ماهیت نیمه محلول و نیمه نامحلول، اسیدهای چرب نامحلول در آب به سمت داخل و گروه های فسفر به راحتی محلول رو به بیرون هستند و دایره ای تشکیل می دهند و ریزخوشه ها را تشکیل می دهند . در غشای سلولی ، دو لایه فسفولیپیدی تشکیل می شود.
استروئیدها

ساختار استروئید در یک چارچوب کربن با چهار حلقه کربن ذوب شده است. کلسترول به طور گسترده در غشای سلولی حیوانات وجود دارد و همچنین ماده ای برای سنتز چندین استروئید مهم است.
پروتئین

مقاله اصلی: پروتئین

زنجیره پپتیدی

پروتئین اساس مادی زندگی است. بلوک ساختمانی سلول هاست. یک زنجیره پلی پپتیدی که از پیوند منظم اسیدهای آمینه توسط پیوندهای پپتیدی تشکیل می شود. واحد اصلی پروتئین اسید آمینه است و گروه های آمینو و کربوکسیل اسیدهای آمینه متراکم و کم آب می شوند تا پیوندهای تشکیل پپتیدی دهند . طبیعت: زمانی اتفاق می افتد که پروتئین ها با اسید تیمار شده و حرارت داده شوند انعقاد یا لخته سازی . اثر:

ساختار پشتیبان: کلاژن در بافت همبند حیوانات .
انتقال: هموگلوبین ، پتاسیم و سدیم آدنوزین تری فسفاتاز (هیدروژن پتاسیم ATPase).
هورمون : انسولین
حرکت: اکتین
دفاع: آنتی بادی ها
کاتالیزور . عملکرد مهم پروتئین ها به عنوان کاتالیزور بیولوژیکی، آنزیم است.

ساختار مولکولی پروتئین ها را می توان به چهار سطح تقسیم کرد:

ساختار اولیه : توالی خطی اسیدهای آمینه که یک زنجیره پلی پپتیدی را تشکیل می دهند.
ساختار ثانویه : α-مارپیچ ، β-ورق ، بتا چرخش .
ساختار سوم : ساختار پایداری که از برهمکنش بین زنجیره های جانبی اسید آمینه مختلف یک زنجیره پلی پپتیدی تشکیل می شود.
ساختار کواترنر از برهمکنش بین زیر واحدهای مختلف پروتئین تشکیل می شوند. : مولکول های پروتئینی عملکردی که

اسیدهای آمینه

گلیسین

آمینو اسیدها مونومرهای پروتئین ها هستند، پلیمرهای اسیدهای آمینه (تعداد اسیدهای آمینه کمتر از 30) پلی پپتید نامیده می شوند و پروتئین ها از بیش از 30-50 اسید آمینه تشکیل شده اند.

اسیدهای آمینه از چهار ترکیب متصل به عنصر کربن مرکزی تشکیل شده اند: هیدروژن اتم ، گروه کربوکسیل ، گروه آمینه ، زنجیره جانبی .

اسید نوکلئیک

مقاله اصلی: اسید نوکلئیک

حفظ و انتقال اطلاعات ژنتیکی دو نوع اسید ریبونوکلئیک و اسید دئوکسی ریبونوکلئیک وجود دارد کروموزوم ها از اسید دئوکسی ریبونوکلئیک تشکیل شده اند و حاوی صدها هزار ژن هستند . پروتئین DNA-RNA که مستقیماً در فرآیند سنتز پروتئین وجود ندارد، تکثیر خود را در یک زمان ایجاد می کند. دو نوع حلقه حاوی نیتروژن وجود دارد: پیریمیدین ها و پورین ها. پیریمیدین یک حلقه شش عضوی است، در DNA سیتوزین ( Thymine سیتوزین)، تیمین ( racil )، در RNA سیتوزین ( . سیتوزین) و اوراسیل ( U ) وجود دارد

سیتوزین

سیتوزین
تیمین

تیمین
اوراسیل بزرگ

اوراسیل

پورین ها حلقه های پنج عضوی هستند که در حلقه های شش عضوی گنجانده شده اند. دو نوع آدنین ( A denine) و گوانین (Guanine) وجود دارد .

آدنین

آدنین
گوانین

گوانین

سنتز اسید ریبونوکلئیک: قند را در نوکلئوتید اول و فسفر را در نوکلئوتید دوم به هم متصل کنید تا یک پیوند فسفودی استر ایجاد کنید تا یک ساختار سه بعدی تشکیل شود:

RNA تک رشته ای است
DNA دو رشته ای است
مارپیچ دوتایی
واتسون و کریک
مارپیچ با پیوند فسفودی استر در خارج
حلقه درون خود پیوندهای هیدروژنی دارد
قوانین زنجیر زدن حلقه ها:
در دو پیوند هیدروژنی
GC سه پیوند هیدروژنی

در موجودات، DNA به طور کلی به شکل مولکول های ساده وجود ندارد، اما اغلب به شکل گروه های مولکولی متعددی وجود دارد که نزدیک به هم هستند. این دو زنجیره بلند مانند رگ‌های خونی به هم متصل هستند و یک مارپیچ دوگانه را تشکیل می‌دهند . ساختار اسید دئوکسی ریبونوکلئیک: پلیمری از نوکلئوتیدها ، نوکلئوتیدها دارای حلقه های حاوی عناصر نیتروژن و کربن، قند، PO 4 هستند. ساختار ثابت دایره‌ای چندین نوکلئوتید هم دارای یک ستون فقرات است که رشته‌ها را در کنار هم نگه می‌دارد و هم یک حلقه مرکزی دارد که برهمکنش می‌کند تا DNA را به یک مارپیچ تبدیل کند.
جفت پایه
در تصویر بالا، GC جفت پایه دارای سه پیوند هیدروژنی است . در نمودار زیر، جفت پایه AT دارای دو پیوند هیدروژنی است. روزهای آفتابی با خطوط نقطه چین نشان داده می شوند.

قند موجود در DNA، قند پنتوز 2-دئوکسی ریبوز است. بین عناصر کربنی سوم و پنجم حلقه به هم متصل می پیوند فسفودی استر این قندها توسط یک شوند. عدم تقارن کلیدها به هر کلید یک جهت می دهد. در یک مارپیچ دوگانه نوکلئوتیدی جهت رشته های دوتایی مخالف است. این آرایش ضد موازی نامیده می شود . دو انتهای زنجیره نامتقارن 5′ ( پنج اول ) و 3′ ( سه اول ) نامیده می شوند. بزرگترین تفاوت بین DNA و RNA قند است، قند موجود در DNA دارای 2-دئوکسی ریبوز و قند موجود در RNA یک ریبوز پنتوز است.

جفت پایه

جفت بازها ساختارهای شیمیایی هستند که DNA اسید نوکلئیک، مونومرهای RNA را تشکیل می دهند و اطلاعات ژنتیکی را رمزگذاری می کنند. پایه هایی که یک جفت پایه را تشکیل می دهند عبارتند از A، G، T، C و U. به بیان دقیق، یک جفت پایه یک جفت پایه است که با یکدیگر مطابقت دارند (یعنی برهمکنش های A:T، G:C، A:U) که ​​توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل شده اند. با این حال، اغلب برای اندازه گیری طول DNA و RNA استفاده می شود (اگرچه RNA تک رشته ای است). همچنین به جای نوکلئوتید استفاده می شود، اگرچه دومی از یک قند پنج کربنه، فسفات و یک پایه تشکیل شده است.

جفت‌های باز معمولاً به صورت bp (جفت باز انگلیسی)، جفت‌های کیلوباز kbp یا kb مخفف می‌شوند (برای اسیدهای نوکلئیک دو رشته‌ای. برای اسیدهای نوکلئیک تک رشته‌ای، kb به کیلوبازها اشاره دارد).

مواد پلیمری

مقاله اصلی: پلاستیک
مقاله اصلی: رزین
پلیمرهای معدنی
GC.svg Antistub.svg
این ورودی نیاز به گسترش دارد. ( 19 سپتامبر 2010 )
لطفاً به بهبود این مقاله کمک کنید ، اطلاعات بیشتر ممکن است در صفحه بحث یا در درخواست‌های بهبود یافت شود. لطفاً پس از افزودن ورودی، این الگو را حذف کنید.

پلیمرهای معدنی طبیعی

دی اکسید سیلیکون ( کریستال ، کوارتز )
میکا
فلدسپات
آزبست

پلیمرهای معدنی مصنوعی

شیشه
مصنوعی یاقوت

ترکیبات معدنی

ترکیبات معدنی معمولاً ترکیباتی هستند که فاقد پیوندهای CH و پیوندهای CC ، یعنی ترکیبی از ترکیبات غیر آلی هستند، اما تعریف واضح و پذیرفته‌شده‌ای از این تمایز وجود ندارد و جامعه دانشگاهی نظرات متفاوتی در این مورد دارند [1] [2 ]. ] [3] .

اگرچه ترکیب گوشته عمیق همچنان یک منطقه تحقیقاتی فعال است، ترکیبات معدنی اکثریت پوسته زمین را تشکیل می دهند [4] .

برخی از ترکیبات ساده حاوی کربن به طور کلی غیر آلی در نظر گرفته می شوند. مثالها عبارتند از مونوکسید کربن ، دی اکسید کربن ، کربناتها ، سیانیدها ، سیاناتها ، کاربیدها و تیوسیاناتها . بسیاری از اینها بخش‌های طبیعی بیشتر سیستم‌های آلی از جمله موجودات زنده هستند ، به این معنی که توصیف یک ماده شیمیایی به عنوان غیرآلی به این معنی نیست که نمی‌تواند در موجودات زنده وجود داشته باشد.

سنتز اوره وایلر

توسط شیمیدان فردریش آلمانی ویلر در سال 1828 سیانات آمونیوم تبدیل به اوره نقطه شروع شیمی آلی مدرن در نظر گرفته می شود. سنتز اوره وایلر از اهمیت تاریخی برخوردار است زیرا برای اولین بار یک ترکیب آلی ( اوره ) از یک پیش ماده معدنی ( سیانات آمونیوم ) تولید شد [5] . با نظریه رایج آن زمان یعنی حیات گرایی این یافته در تضاد بود که معتقد بود ماده آلی دارای نیروی ویژه یا نیروی حیاتی ذاتی در همه موجودات زنده است. قبل از آزمایش های ویلر، تصور می شد که یک مرز تیز برای جداسازی ترکیبات آلی و معدنی وجود دارد.
استفاده مدرن

معدنی می کند که این ترکیبات ممکن است حاوی پیوندهای CH یا CC باشند، اما نه هر دو [6] .
مجموعه کتاب های «سنتز معدنی» ترکیبات معدنی را تعریف نمی کند. بیشتر محتوای آن مربوط به مجتمع های فلزی لیگاندهای آلی است [7] .
IUPAC تعریفی از “غیر آلی” یا “ترکیب معدنی” ارائه نمی دهد، اما پلیمرهای معدنی را به عنوان “… یک ساختار اسکلتی که حاوی اتم های کربن نیست” تعریف می کند [8] .

نمونه هایی از ترکیبات معدنی

ترکیبات معدنی به اختصار مواد معدنی نامیده می شوند و به غیر از مواد آلی کربن (مواد حاوی اسکلت همه مواد ساده و ترکیبات ) مانند آهن و آب اطلاق می شود .

نمک ، اسید سولفوریک و غیره مواد معدنی هستند و مونوکسید کربن ، دی اکسید کربن ، کربنات ها، بی کربنات ها، سیانیدها ساده ، کاربیدهای و غیره نیز مواد معدنی هستند. اکثریت قریب به اتفاق مواد معدنی را می توان به : اکسیدها ، اسیدها ، بازها و نمک ها چهار دسته تقسیم کرد [9] .

مواد معدنی موجود در موجودات زنده عمدتاً شامل آب و برخی یونهای معدنی مانند Na + ، K + ، Ca 2 + ، Mg 2 + ، Cl- ، و SO 4 2- غیره است. به ” عناصر زندگی” مراجعه کنید. بافت انسان تقریباً شامل همه انواع عناصر موجود در طبیعت است، به جز کربن ، هیدروژن ، اکسیژن و نیتروژن که عمدتاً به صورت ترکیبات آلی وجود دارند و بیشتر بقیه مواد معدنی ( مواد معدنی یا خاکستر) هستند.

بنابراین، مواد معدنی در بدن انسان عمدتاً از آب و نمک های معدنی تشکیل شده است [10] ، آب را می توان به دو دسته تقسیم کرد: آب محدود و آب آزاد ، آب محدود ساختار سلولی جزء مهم است، آب آزاد یک حلال خوب است. انتقال مواد و شرکت در واکنش های شیمیایی [11] . نمک های معدنی را می توان به یون ها و ترکیبات تقسیم کرد . یون ها برای حفظ فعالیت های طبیعی زندگی سلول ها ضروری هستند و ترکیبات اجزای مهم ترکیبات درون سلولی هستند.

الکل

الکل (به انگلیسی: Alcohol ) از ترکیبات آلی است دسته بزرگی هیدروکربن‌های آلیفاتیک ، هیدروکربن‌های آلی سیکلیک یا هیدروکربن‌های معطر در زنجیره‌های جانبی هیدروژن که در آن اتم‌های با گروه‌های هیدروکسیل جایگزین می‌شوند . در شیمی، هر ترکیب آلی که گروه عاملی هیدروکسیل (-OH) آن به یک اتم کربن اشباع متصل باشد، الکل نامیده می شود. الکل در معنای عام به ترکیبی اطلاق می شود که در آن یک گروه هیدروکسیل به یک گروه هیدروکربنی آلیفاتیک متصل است، یک گروه هیدروکسیل به یک حلقه بنزن متصل است و به دلیل اینکه خواص شیمیایی آن با الکل های معمولی متفاوت فنل طبقه بندی می شود . مخلوطی از گروه هیدروکسیل و sp 2 است به عنوان یک اتم های کربن با پیوند دوگانه به هم متصل هستند و به انول ها تعلق دارند.بیشتر این ترکیبات نمی توانند پایدار باشند زیرا توتومرهای آنها آلدئید هستند (فقط وینیل الکل می تواند به استالدئید تبدیل شود ) یا کتون . 😉

ساختار و طبقه بندی

الکل ها دارای فرمول کلی R-OH هستند. با در نظر گرفتن متانول CH 3 OH به عنوان مثال، اکسیژن اتم با sp 3 هیبرید شده است، و 6 الکترون در پوسته خارجی در 4 اوربیتال sp 3 توزیع شده اند ، که 2 مورد از آنها به ترتیب با C و H پیوند ایجاد می کنند؛ دو جفت باقی مانده تنها . جفت الکترون دیگر را اشغال sp 3 2 اوربیتال می کند. سه پیوند CH بین گروه هیدروکسیل و گروه متیل یک ترکیب متقاطع غالب را تشکیل می دهند.

بر اساس به گروه های هیدروکسیل مختلف متصل گروه های هیدروکربنی الکل ها را می توان به الکل های اشباع ، الکل های غیر اشباع، الکل های آلی حلقوی و الکل های معطر تقسیم کرد. با توجه به کربن نوع اتم متصل به گروه هیدروکسیل ، الکل ها را می توان به الکل های اولیه (الکل های 1 درجه)، الکل های ثانویه (الکل های 2 درجه) و الکل های سوم (الکل های 3 درجه) تقسیم کرد. با توجه به تعداد گروه های هیدروکسیل موجود ، الکل ها را می توان به الکل های مونوهیدریک ، الکل های دی هیدریک ، الکل های تری هیدریک و غیره تقسیم کرد. الکل های حاوی دو یا چند گروه هیدروکسیل پلی ال نامیده می شوند .
الکل ساده
گروه‌های عاملی هیدروکسیل در مدل پرکننده فضا (قرمز نشان‌دهنده اتم‌های اکسیژن ، سفید نشان‌دهنده اتم‌های هیدروژن است )

متداول ترین الکل مورد استفاده اتانول با فرمول شیمیایی C است
_ 2 ساعت
5 OH : دارای اتیل اسکلت است. انسان ها بیش از هزار سال است که اتانول تولید و مصرف می کنند و ابزار اولیه تهیه آن از مشروبات الکلی تخمیر و تقطیر به دست آمده است. اتانول مایعی شفاف و قابل اشتعال با نقطه جوش 78.4 درجه سانتی گراد است که می تواند به عنوان حلال صنعتی، سوخت خودرو و مواد اولیه صنعتی استفاده شود. افزودن اتانول برای مصارف دیگر در کشورهای سراسر جهان به دلیل محدودیت های قانونی و مالیاتی در مصرف الکل تنظیم شده است.

ساده ترین الکل موجود در طبیعت متانول با فرمول شیمیایی CH است
3 اوه _ متانول ابتدا با تقطیر چوب به دست آمد و به همین دلیل نام آن را “الکل چوب” گذاشتند. این مایع شفاف با بو و خواص مشابه اتانول، با نقطه جوش کمی کمتر (64.7 درجه سانتیگراد) است و همچنین یک حلال، سوخت یا ماده خام صنعتی است. برخلاف اتانول، متانول بسیار سمی است: یک پیپت (تقریباً 10 میلی لیتر) متانول می تواند با آسیب رساندن به عصب بینایی باعث کوری دائمی شود و 30 میلی لیتر می تواند باعث مرگ شود. [1]

پروپانول و بوتانول ، می‌توانند از طریق تخمیر با استفاده از گونه‌ای از Fusobacterium acetobutylicum تولید شوند که قندی مصرف مصرف نمی‌کنند سلولز نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند (البته نه به اندازه متانول و اتانول)، و مانند اتانول فقط و می‌کنند.

70 درصد پروپانول به طور گسترده ای به عنوان یک ضد عفونی کننده در درمان پزشکی استفاده می شد و در طول دوره SARS عملکردهای باکتری کش زیادی داشت.
نامگذاری

نامگذاری سیستم

انگلیسی در سیستم IUPAC ، “e” در انتهای زنجیره آلکان حذف شده و “ol” اضافه می شود، مانند: “متانول” و “اتانول”. [2]

در زبان چینی، اصل نامگذاری سیستماتیک الکل به شرح زیر است:

زنجیره کربنی با طولانی ترین گروه هیدروکسیل را به عنوان زنجیره اصلی برای فراخوانی الکل انتخاب کنید، شماره گذاری را از انتهای نزدیک به گروه هیدروکسیل شروع کنید، از اعداد عربی برای نشان دادن موقعیت گروه هیدروکسیل قبل از نام الکل استفاده کنید و بنویسید موقعیت، شماره و نام زنجیره جانبی یا سایر جایگزین ها به ترتیب قبل از موقعیت هیدروکسیل.
در صورت لزوم قبل از نام IUPAC بنویسید، به عنوان مثال: 1-propanol . CH 3 CH 2 CH 2 OH، ایزوپروپانول CH 3 CH(OH) CH 3 .
که گروه های عاملی با اولویت بالاتر مانند آلدئیدها ، کتون ها یا اسیدهای کربوکسیلیک زمانی ضروری است پیشوند هیدروکسی [2] وجود داشته باشند ، به عنوان مثال: 1-هیدروکسی-2-پروپانون (CH 3 COCH 2 OH). [3]
الکل های آلی حلقوی را می توان با افزودن “الکل” پس از نام گروه هیدروکربن آلی حلقه ای نامگذاری کرد.
برای نام‌گذاری تک الکل‌های غیراشباع، باید طولانی‌ترین زنجیره کربنی شامل پیوندهای هیدروکسیل و غیراشباع به عنوان زنجیره اصلی انتخاب شود و شماره‌گذاری باید از انتهای نزدیک به هیدروکسیل شروع شود و موقعیت آن را قبل از پیوند غیراشباع و هیدروکسیل نشان دهد.
زنجیره اصلی پلی‌ال باید تا حد امکان طولانی‌ترین زنجیره کربنی حاوی گروه‌های هیدروکسیل متعدد را انتخاب کند و با توجه به تعداد گروه‌های هیدروکسیل، دیول، تریول معین و غیره را فراخوانی کند و موقعیت گروه هیدروکسیل را قبل از نام الکل برخی از الکل های طبیعی معمولا با نام های رایجی مانند سوربیتول و مانیتول شناخته می شوند.

نامگذاری چند الکل ساده

نامگذاری IUPAC به طور گسترده در مجلات علمی مورد استفاده قرار می گیرد و تعریف دقیق آن از نام مواد مختلف برای تحقیقات شیمیایی بسیار مهم است. در برخی از عبارات غیررسمی دیگر، الکل ها با استفاده از گروه عاملی آلکیل به اضافه کلمه “الکل” که به عنوان “نام های رایج” نیز شناخته می شود، نام گذاری می شوند. مانند متیل الکل، اتیل الکل؛ پروپانول یا ایزوپروپانول بستگی به این دارد که آیا گروه هیدروکسیل روی کربن اولیه زنجیره اصلی باشد یا روی کربن ثانویه.

بر اساس جایگزینی اتم‌های کربنی که مستقیماً به آن متصل الکل‌ها را می‌توان به‌عنوان اولیه ، ثانویه یا سوم (همچنین به عنوان اولیه، ثانویه و سوم شناخته می‌شود) هستند، تعریف کرد. آنها معمولاً به صورت فرمول کلی نوشته می شوند: الکل اولیه RCH 2 OH؛ الکل ثانویه RR’CHOH، الکل سوم RR’R”COH (که در آن R، R’، R همه به عنوان آلکیل تعریف می شوند). هر دو اتانول و n-پروپانول الکل های اولیه هستند و ایزوپروپانول یک الکل ثانویه است. پیشوندهای ثانویه ( ترت ثانویه یا s- ) و ثالثی ( -) معمولاً به صورت مورب – یا t نوشته می شوند و قبل از گروه آلکیل برای تشخیص الکل های اولیه، ثانویه یا سوم نوشته می شوند. به عنوان مثال ، ایزوپروپانول گاهی اوقات به صورت ثانویه پروپانول یا پروپانول ثانویه نوشته می شود، در حالی که ترت بوتانول (CH 3 ) 3 COH) در IUPAC به عنوان: 2-methyl-2-propanol نامیده می شود.

نام مشترک

فرمول شیمیایی IUPAC نامگذاری نام متداول

الکل مونوهیدریک
CH3OH _ __ متانول الکل چوب
C2H5OH _ _ _ _ اتانول الکل
C3H7OH _ _ _ _ ایزوپروپانول مالش الکل
C 5 H 11 OH پنتانول آمیل الکل
C16H33OH _ _ _ _ 1-هگزادکانول ستیل الکل
پلیول
C 2 H 4 (OH) 2 1،2-اتیلن گلیکول گلیکول
C 3 H 5 (OH) 3 1،2،3-پروپانتریول گلیسرین
C 4 H 6 (OH) 4 1،2،3،4-بوتان تترول اریتریتول
C 5 H 7 (OH) 5 1،2،3،4،5-پنتن پنتانول پنتاپنتیل الکل ، زایلیتول
C 6 H 8 (OH) 6 1،2،3،4،5،6-هگزانول مانیتول ، سوربیتول
C 7 H 9 (OH) 7 1،2،3،4،5،6،7-هپتانول هپتانول
غیر اشباع 脂肪الکل های چرب
C3H5OH _ _ _ _ prop-2-en-1-ol آلیل الکل
C 10 H 17 OH 3،7-Dimethylhept-2،6-dien-1-ol ژرانیول
C3H3OH _ _ _ _ 2-پروپین-1-اول پروپارژیل الکل
سیکلول الکل ها _
C 6 H 6 (OH) 6 سیکلوهگزان-1،2،3،4،5،6-هگزاول اینوزیتول
C 10 H 19 OH 2-(2-پروپیل)-5-متیل سیکلوهگزان-1-اول منتول

خواص فیزیکی و شیمیایی

الکل ها اغلب باعث ایجاد احساس «سوزن سوزن شدن» و «گرفتگی» در مجاری تنفسی می شوند.

گروه های هیدروکسیل معمولاً مولکول ها را قطبی می کنند. گروه های هیدروکسیل از طریق پیوندهای هیدروژنی به مولکول های مشابه دیگر متصل می شوند (گروه های هیدروکسیل برخی از مولکول های بزرگ به دلیل مانع فضایی توسط گروه های مجاور محافظت می شوند و نمی توانند پیوند هیدروژنی تشکیل دهند)، [4] داشتن پیوند هیدروژنی به این معنی است که ماده آلی را می توان به عنوان استفاده کرد. یک حلال پروتیک . دو گرایش انحلال متناظر در مولکول های الکل وجود دارد: قطبیت گروه های هیدروکسیل باعث می شود مولکول ها در آب محلول شوند، در حالی که زنجیره کربنی مولکول ها را نامحلول در آب می کند. بنابراین، متانول، اتانول و پروپانول به راحتی در آب محلول هستند زیرا اثر آبدوست گروه هیدروکسیل از اثر آبگریز زنجیره آلکیل نسبتا کوتاه بیشتر است . ، که دارای چهار اتم کربن است، بوتانول کمی در آب محلول است، زیرا تعادل در این بین درست است. الکل هایی با پنج اتم کربن یا بیشتر به دلیل اثر آبگریز قوی تر زنجیره آلکیل، مانند آمیل الکل ، تقریباً در آب نامحلول هستند . همه الکل های ساده به راحتی در حلال های آلی محلول هستند.

ها به دلیل پیوند هیدروژنی الکل جوش بالاتری نسبت به هیدروکربن ها و دارای نقطه اترها هستند. نقطه جوش اتانول 78.29 درجه سانتیگراد است، در حالی که نقطه جوش n-هگزان ( جزء اصلی در بنزین ) 69 درجه سانتیگراد و نقطه جوش اتر 34.6 درجه سانتیگراد است.

الکل ها شبیه آب هستند و می توانند در گروه هیدروکسیل الکلی (OH) هم اسیدیته و هم قلیایی از خود نشان دهند و pKa آن بین 16-19 است، بنابراین اسیدیته ضعیف تر از مولکول های آب است ، اما الکل ها همچنان با بازهای قوی تر سازگار هستند. موادی مانند هیدرید سدیم یا فلزات فعال مانند سدیم واکنش نشان می دهند و نمک حاصل را آلکوکسید می نامند که فرمول کلی آن R O – M + است.

اتم های اکسیژن ترکیبات الکلی دارای جفت الکترون تک هستند ، یعنی هیچ الکترون جفتی وجود ندارد. در واکنش با مواد اسیدی قوی مانند اسید سولفوریک ضعیف مشخصی از خود نشان دهد می تواند قلیاییت مانند: متانول همانطور که در شکل نشان داده شده است: اسیدیته و بازی متانول

الکل ها همچنین می توانند تحت واکنش های اکسیداسیون برای تولید آلدئیدها ، کتون ها یا اسیدها قرار گیرند که همچنین می توانند برای تولید آلکن ها آب شوند . الکل ها می توانند تحت واکنش های استری شدن با اسیدهای کربوکسیلیک برای تولید ترکیبات استری قرار گیرند و (اگر ابتدا فعال شوند)) همچنین می توانند تحت واکنش های افزودن هسته دوست قرار گیرند . جفت الکترون تنها روی اتم اکسیژن هیدروکسیل الکلی نیز مولکول الکل را به یک هسته دوست تبدیل می کند. برای اطلاعات بیشتر به بخش واکنش با الکل ها مراجعه کنید .

هنگامی که اسکلت مولکولی یک الکل با یک الکل ثانویه یا ثالثی از یک الکل اولیه جایگزین شود، به دلیل تغییر در طول پیوند هیدروژنی، نقطه جوش و اسیدیته آن کاهش می یابد.

بازرسی

از آنجایی که هم الکل های اولیه و هم الکل های ثانویه را می توان با عوامل اکسید کننده اکسید کرد اسیدی دی کرومات پتاسیم ، می توان از شده برای آزمایش استفاده کرد. محلول از نارنجی به سبز تغییر می کند (به دلیل های دی کرومات به یون های کاهش یون سبز کروم سه ظرفیتی ).

الکل های سوم با عوامل اکسید کننده واکنش نمی دهند.
برنامه کاربردی
ستاره زندگی بخش تحریریه caution.svg در ویکی‌پدیا محتوای پزشکی فقط برای مقاصد اطلاعاتی است و نباید توصیه حرفه‌ای تلقی شود. برای کمک یا مشاوره پزشکی، با یک متخصص مشورت کنید. مراجعه برای جزئیات بیشتر به بیانیه پزشکی کنید .
جهانی آمار مصرف سرانه الکل (15+)، تبدیل به لیتر اتانول خالص [5]

الکل را می توان به عنوان نوشیدنی (فقط به اتانول اشاره دارد )، سوخت و تحقیقات علمی، مواد خام پزشکی یا صنعتی استفاده کرد. اتانول از دوران ماقبل تاریخ به عنوان یک نوشیدنی توسط انسان مصرف می شده است. غلظت 50 درصد حجمی محلول آبی اتیلن گلیکول به طور گسترده در زمینه ضد یخ استفاده می شود.

برخی از الکل ها مانند اتانول و متانول می توانند به عنوان سوخت الکل استفاده شوند .

الکل ها اغلب به عنوان معرف های شیمیایی یا حلال ها در صنعت و علم استفاده می شوند. اتانول به دلیل سمیت کم و حلالیت خوب برای مواد غیر قطبی به طور گسترده در حلال های دارویی مختلف مانند عطرها و عصاره های گیاهی مانند وانیل استفاده می شود . در سنتز آلی ، الکل ها همچنین می توانند به عنوان انواع واسطه ها عمل کنند.

اتانول می تواند ید را حل کند و به این صورت بسازد: ید که قبل از تزریق به عنوان یک ضد عفونی کننده و ضد عفونی کننده عمل می کند. برخی از صابون های مبتنی بر اتانول به دلیل فرار بودن خوب، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از نمونه ها الکل ها همچنین می توانند به عنوان نگهدارنده برای عمل کنند .

ژل الکلی اکنون می تواند به ضد عفونی کننده دست نیز تبدیل شود .

سنتز آزمایشگاهی

در زیر روش‌های سنتز در مقیاس آزمایشگاهی برای چندین الکل پرکاربرد آمده است.
واکنش های جایگزینی

اولیه با واکنش هیدروکربن های هالوژنه با محلول آبی NaOH یا KOH محلول آبی الکل های اولیه را می توان با واکنش های جانشینی هسته دوست تهیه کرد. به دلیل واکنش های جانبی دریافت کنند: واکنش های حذف هیدروکربن های هالوژنه ثانویه یا سوم نمی توانند الکل های ثانویه یا سوم مربوطه را ، و فقط می توانند محصولات حذفی به دست آورند: آلکن ها . معرف با ترکیبات کربونیل های گریگنارد تحت واکنش های افزودن هسته دوست برای تهیه الکل های ثانویه یا سوم قرار می گیرند. سایر واکنش های مرتبط عبارتند از: واکنش باربی و واکنش نوزاکی-هیاما-کیشی .

واکنش کاهشی

الکل ها را می توان با احیای ترکیبات کربونیل (مانند آلدئیدها یا کتون ها ) با هیدریدها (مانند بوروهیدرید سدیم یا تتراهیدروژن آلومینیوم لیتیوم ) و به دنبال آن کار اسیدی به دست آورد. همچنین یک واکنش کاهشی ایزوپروپنوکسید آلومینیوم برای تولید الکل ها با کاهش آلدئیدها و کتون ها با ، یعنی احیای Meerwein-Ponndorf-Verley وجود دارد. هیدروژناسیون نامتقارن Noyori با هدف بتا-کتواسترها برای تهیه مولکول های الکل نامتقارن انجام می شود.
واکنش هیدرولیز

آلکن ها تحت شرایط کاتالیزور اسید سولفوریک غلیظ هیدرولیز می شوند تا الکل های ثانویه یا سوم مربوطه را تولید کنند. آلکن ها همچنین می توانند تحت اکسیداسیون هیدروبوراسیون یا احیا هیدروکسی الکل ها در سنتز آلی جیوه قرار گیرند و این روش ها به طور گسترده استفاده می شود. واکنش الفین ها، NBS و آب می تواند واکنش سنتز هالوالکل را ایجاد کند . آمین ها تبدیل کرد را می توان به نمک های دیازونیوم و سپس هیدرولیز را برای تولید الکل ادامه داد. تهیه الکل های ثانویه با احیا و هیدرولیز در شکل نشان داده شده است:

آماده سازی الکل های ثانویه

واکنش شیمیایی

پروتون زدایی

الکل ها را می توان به عنوان اسیدهای ضعیف deprotonated برای تولید آلکوکسید مشاهده کرد. مانند هیدرید سدیم یا n-butyllithium این کار را می توان با یک پایه قوی یا با فلزی مانند سدیم یا پتاسیم انجام داد.

R-OH + NaH → RO – Na + + H 2 ↑

2 R-OH + 2 Na → 2R-O – Na + H2

به عنوان مثال 2 CH 3 CH 2 -OH + 2 Na → 2 CH 3 CH 2 -O – Na + H 2

آب مانند بسیاری از الکل ها دارای خاصیت pK a است، بنابراین می تواند زیر را با هیدروکسید سدیم در واکنش بالا ایجاد کند تعادل شیمیایی :

R-OH + NaOH <=> RO – Na + + H2O ( تعادل به سمت چپ منتقل شد)

آنچه در اینجا باید به آن اشاره کرد این است که پایه تهیه آلکوکسید نیز یک پایه بسیار قوی است (اصل تهیه یک باز ضعیف از یک پایه قوی) فسادپذیر.

اسیدیته گروه هیدروکسیل الکلی نیز بر پایداری آنیون آلکوکسید تأثیر می گذارد. اگر یک گروه الکترون گیر به گروه آلکیل متصل شود ، آنیون آلکوکسید تشکیل شده می تواند تثبیت شود و الکل اسیدیته قوی تری خواهد داشت. در همین اصل، اگر الکلی با گروه اهداکننده الکترون، آنیونی را تشکیل دهد که نسبتاً ناپایدارتر است، منجر به آنیون آلکوکسی ناپایدار می شود که تمایل به گرفتن پروتون و بازگشت به مولکول الکل را دارد.

آلکوکسیدها می توانند با هیدروکربن های هالوژنه را آماده کنند واکنش دهند تا اترها ، برای واکنش آنها به سنتز ویلیامسون مراجعه کنید .
واکنش های جانشینی هسته دوست

گروه هیدروکسیل در واکنش‌های جانشینی نوکلئوفیل خوبی نیست گروه ترک ، بنابراین مولکول‌های الکل خنثی نمی‌توانند در چنین واکنش‌هایی شرکت کنند. با این حال، اگر اتم اکسیژن برای اولین بار پروتونه شود تا R−OH 2 + را تشکیل دهد ، گروه باقی مانده ( مولکول آب ) راحت تر جدا می شود و جایگزینی هسته دوست می تواند به آرامی انجام شود. برای مثال، زمانی که یک الکل سوم با اسید کلریدریک واکنش می دهد و یک ماده تشکیل می دهد. سوم هیدروکربن هالوژنه ، گروه هیدروکسیل الکل توسط یک واکنش جانشینی نوکلئوفیلیک تک مولکولی با کلر جایگزین می شود . اگر الکلهای اولیه یا ثانویه با اسید کلریدریک واکنش دهند ، لازم است مانند کلرید روی یک اسید لوئیس کاتالیزور با استفاده از تیونیل کلرید اضافه شود، یا این تبدیل مستقیماً انجام شود.

برخی از نمونه‌های تبدیل الکل‌ها به هیدروکربن‌های کلردار

الکل ها را می توان از اسید هیدروبرومیک یا تری برومید فسفر عبور داد تا هیدروکربن های برم دار تهیه شود، مانند:

3 R-OH + PBr 3 → 3 RBr + H 3 PO 3

در واکنش اکسیژن‌زدایی بارتون-مک‌کامبی ، مولکول‌های الکل با هیدرید تریبتیل تین یا تری متیل کمپلکس‌های آب بوران واکنش داده و از طریق واکنش‌های رادیکال آزاد، را تشکیل آلکان‌ها می‌دهند .
واکنش کم آبی بدن

مولکول الکل خود دارای هسته دوستی است، بنابراین R−OH 2 + با ROH برای می تواند تحت واکنش کم آبی تولید اتر و آب قرار گیرد، اما این نوع واکنش اساساً در شیمی مصنوعی ارزش بیشتری به جز سنتز اتر ندارد.

در مقایسه با برخی از واکنش های فوق، واکنش حذف واکنش E1 عملی تر است، که آلکن ها را از الکل ها تولید می کند . این نوع واکنش معمولاً از قانون زایتسف پیروی می‌کند ، یعنی همیشه آلکن‌های نسبتاً پایدار تشکیل می‌شوند (در اینجا معمولاً به آلکن‌هایی با جانشین‌های بیشتر اشاره می‌شود). قانون دیگر این است: الکل های سوم می توانند تحت واکنش های حذف قرار گیرند، در حالی که الکل های اولیه برای واکنش به دمای بالاتر نیاز دارند. شکل زیر یک فرآیند کاتالیز شده با اسید از حذف الکل برای تشکیل اتیلن است : .svg

یک واکنش حذف قابل کنترل تر واکنش چوگایف است که با دی سولفید کربن و متیل یدید ادامه می یابد.

استری شدن

الکل می تواند با کربوکسیلیک اسید تحت واکنش کم آبی قرار گیرد تا استر سنتز کند ، یعنی واکنش استریفیکاسیون رایج فیشر اسید سولفوریک غلیظ تحت کاتالیز ، و شرایط واکنش عبارتند از: حرارت دادن تا رفلاکس .

R-OH + R’-COOH → R’-COOR + H 2 O

به منظور تغییر تعادل واکنش به سمت راست برای به دست آوردن استرهای با بازده بالا، آب تولید شده در سیستم باید حذف شود. دو روش رایج وجود دارد: یکی از اسید سولفوریک اضافی استفاده می کند و دومی از دستگاه دین استارک استفاده می کند. استرها را نیز می توان با واکنش الکل ها در حضور پیریدین به عنوان با اسید کلریدریک باز تهیه کرد .

سایر واکنش‌ها برای تهیه استرها نیز مشابه هستند، به عنوان مثال، بنزن سولفونات را تحت شرایط پیریدین به عنوان حلال (به اختصار Tos) معمولاً با p-toluenesulfonyl chloride واکنش می‌دهد تا استرها آماده کند.

واکنش اکسیداسیون

مقاله اصلی: اکسیداسیون الکل ها

الکل های اولیه (الکل های اولیه) (R-CH2- OH ) می توانند برای تولید آلدئیدها R-CHO) یا اسیدهای کربوکسیلیک (R- R1R2CH شوند ، در حالی که الکل های ثانویه ( ( CO2H ) اکسید -OH) معمولاً اکسید شده تا یک کتون تشکیل شود (R 1 R 2 C = O ). الکل های ثالثی (R 1 R 2 R 3 C-OH ) معمولاً تحت شرایط معمول به سختی اکسید می شوند.

اکسیداسیون مستقیم الکل های اولیه به اسیدهای کربوکسیلیک معمولاً به فرآیند آلدهیدی مربوطه نیاز دارد، یعنی از طریق یک هیدرات آلدهید (R-CH(OH) 2 )، و این واسطه را می توان به آسانی برای تشکیل اسیدهای کربوکسیلیک اکسید کرد.
از طریق آلدهیدها و هیدرات های آلدهیدی الکل اولیه اکسیداتیو به کربوکسیلیک اسید مکانیسم

معرف های زیادی برای اکسیداسیون الکل ها برای تهیه آلدئیدها وجود دارد که بیشتر آنها شبیه اکسیدان هایی هستند که کتون ها را اکسید می کنند. مانند: معرف کالینز یا معرف دس مارتین . می توان برای اکسیداسیون مستقیم به اسید استفاده از پرمنگنات پتاسیم یا معرف جونز کرد.

سمیت

مقالات اصلی: اثرات کوتاه مدت الکل و اثرات بلند مدت الکل
به احتمال زیاد اثرات طولانی مدت الکل . در زنان باردار شود علاوه بر این، می تواند باعث سندرم الکل جنینی .

غلظت الکلی که بدن انسان می تواند «معقولانه» تحمل کند حدود 7 درصد یا کمتر است، بنابراین الکل با خلوص بالا را نمی توان مستقیما نوشید. نوشیدن مقادیر زیاد اتانول (الکل) می تواند منجر به مستی (مسمومیت) شود که می تواند باعث نارسایی حاد تنفسی یا مرگ در موارد شدید شود. الکل های دیگر به طور قابل ملاحظه ای سمی تر از اتانول هستند، تا حدی به این دلیل که متابولیزه شدن آنها بیشتر طول می کشد و تا حدی به این دلیل که مواد تولید شده توسط متابولیسم آنها سمی هستند. به عنوان مثال متانول (الکل چوب) به فرمالدئید و اسید فرمیک اکسید می شود و سپس اسید سمی توسط الکل دهیدروژناز و فرمالدئید دهیدروژناز فرمات در کبد تجمع می یابد که می تواند باعث کوری یا مرگ شود. به همین ترتیب، الکل های دیگر مانند اتیلن گلیکول یا دی اتیلن گلیکول به دلیل متابولیت هایشان که توسط الکل دهیدروژناز نیز تولید می شوند، سمی هستند. یک درمان موثر برای جذب متانول نوشیدن مقادیر زیادی الکل است، زیرا الکل حاوی اتانول است که به عنوان یک مهارکننده آنزیم رقابتی برای مهار واکنش متانول با آنزیم ها عمل می کند. متانول به خودی خود سمی و کمتر از اتانول آرامبخش است. برخی از الکل های زنجیره بلندتر مانند n-پروپانول، ایزوپروپانول، n-بوتانول و بوتانول اثرات آرام بخش قوی تری دارند، اما سمی تر از اتانول هستند. این الکل های زنجیره بلند به عنوان آلاینده در برخی از نوشیدنی های الکلی یافت می شوند که به روغن های بدنه معروف هستند ، بسیاری از الکل های زنجیره بلند در صنعت به عنوان حلال و در اعتیاد به الکل استفاده می شوند که منجر به طیف وسیعی از اثرات نامطلوب سلامتی می شود.

LD50

ستاره زندگی caution.svg در ویکی‌پدیا محتوای پزشکی فقط برای مقاصد اطلاعاتی است و نباید توصیه حرفه‌ای تلقی شود. برای کمک یا مشاوره پزشکی، با یک متخصص مشورت کنید. مراجعه برای جزئیات بیشتر به بیانیه پزشکی کنید .

دوز کشنده متوسط ​​(به انگلیسی: Median Lethal Dose )، که به عنوان LD 50 در سم شناسی برای توصیف سمیت مواد سمی یا تشعشعات (دوز کشنده، 50%) شناخته می شود، یک شاخص رایج است. طبق تعریف سرفصل‌های موضوعی پزشکی (MeSH)، LD 50 به «دوز مواد مضر، مواد سمی یا تشعشعات یونیزان که می‌تواند نیمی از جمعیت مورد آزمایش را بکشد » اشاره دارد. این آزمایش برای اولین بار توسط JW Trevan در سال 1927 پیشنهاد شد. [1]

قراردادهای کاربردی

LD 50 بیان معمولاً نسبت جرم ماده سمی به وزن بدن ارگانیسم مورد آزمایش است، مانند “mg/kg وزن بدن”. از آنجایی که استفاده مستقیم از انسان برای آزمایش سمیت غیرممکن است، بیشتر داده‌های دوز کشنده از موش‌ها و موش‌ها می‌آیند و همچنین می‌توان از همستر ، خوکچه هندی ، خرگوش ، موش خرما ، گربه ، سگ ، میمون ، خوک ، اسب ، قورباغه استفاده کرد. حیوانات آزمایشی مانند ماهی و پرندگان . اگرچه سمیت لزوماً با وزن بدن متناسب نیست، اما این عبارت هنوز برای مقایسه سمیت نسبی مواد مختلف و برای تخمین دوز سمی همان ماده در حیوانات با اندازه های مختلف مفید است.

به عنوان مثال، LD 50 خوراکی الکل در موش‌ها 9900 میلی‌گرم بر کیلوگرم (9.9 گرم بر کیلوگرم) شناخته شده است، با این فرض که سمیت با وزن بدن متناسب است و مسمومیت با الکل در موش‌ها معادل سمیت در انسان است، صرف نظر از اینکه در مورد تفاوت‌های فیزیکی فردی مانند سن، جنسیت و تحمل، پس برای بزرگسالان 60 کیلوگرمی، تجویز خوراکی 594 گرم (757 میلی‌لیتر) الکل در مدت زمان کوتاهی می‌تواند نیمی از افراد مورد آزمایش را دچار مشکل کند. بمیر

استفاده از معیار کشنده به کاهش مشکلات اندازه‌گیری افراط و تعداد آزمایش‌های مورد نیاز کمک می‌کند؛ با این حال، این بدان معناست که LD 50 برای همه موجودات آزمایشی کشنده نیست بسیار پایین‌تر از . : برخی ممکن است در سطوح بالاتر از LD50 بسیار دوزهای LD50 بمیرند، برخی نیز در دوزهای LD50 جان سالم به در ببرند دوز . تحت نیازهای ویژه، محققان همچنین ممکن است شاخص هایی مانند LD 1 یا LD 99 (یعنی دوزی که 1٪ یا 99٪ از جمعیت مورد آزمایش را می کشد) را اندازه گیری کنند [2] .

سمیت یک ماده اغلب تحت تأثیر نحوه تجویز است. به طور کلی سمیت خوراکی کمتر از داخل وریدی سمیت خواهد بود. بنابراین، هنگام بیان LD 50 ، روش تجویز اغلب متصل می شود، به عنوان مثال، “LD 50 تحت تزریق داخل وریدی است iv” به معنای LD 50 .

50 / دو شاخص مربوط به LD 50، LD 30 و LD 50 / 60 به ترتیب به دوزی اشاره دارد که باعث می شود نیمی از افراد پس از 30 روز یا 60 روز بدون درمان جان خود را از دست بدهند. این معیارها معمولاً برای توصیف سمیت تشعشع استفاده می شود. [3]

محدودیت ها و معایب

-nosources.svg برای این بخش هیچ مرجعی ذکر نشده است و ممکن است محتوا قابل تأیید نباشد .

به عنوان یک شاخص سمیت، LD50 تا حدی معایب خود را دارد. نتایج آزمایش می تواند تحت تأثیر عوامل زیادی مانند نوع محصول آزمایشی، ویژگی های ژنتیکی نمونه آزمایش، عوامل محیطی و روش های تزریق و غیره باشد. محدودیت اصلی دیگر این است که LD 50 فقط برای آزمایش مسمومیت حاد استفاده می شود که می تواند در مدت زمان کوتاهی منجر به مرگ شود، اما اثرات بلندمدت را محاسبه نمی کند، به عنوان مثال، برخی از سموم می توانند برای مدت طولانی بر مغز تأثیر بگذارند و می توانند باعث شوند. مرگ تا حدی علاوه بر این، برخی از سموم که تأثیر کمی بر موش های آزمایشگاهی دارند، ممکن است برای انسان بسیار مضر باشند.

هنگام آزمایش سمیت موجودات سمی، نتیجه LD 50 ممکن است به طور مطلق تأثیر سم را بر انسان منعکس نکند. به عنوان مثال، برخی از مارهای سمی تخصص در شکار موش دارند و سم آنها به طور خاص برای موش ها تولید شده است. بنابراین، LD 50 می تواند گمراه کننده باشد.

سایر شاخص های مشابه

شاخص سمیت دیگر، LCt 50 ، شامل توصیف غلظت (C) و زمان قرار گرفتن در معرض (t) است که معمولاً در “mg·min/m3” توضیح داده می شود، مشابه ICt 50 دوزی است که نیمی از پرسنل را از کار می اندازد. این دو شاخص معمولاً برای توصیف سلاح های شیمیایی استفاده می شوند و سمیت آنها نیز تحت تأثیر سرعت تنفس و لباس قرار می گیرد. Ct مفهوم اولین بار توسط فریتز هابر ارائه شد ، با این فرض که قرار گرفتن در معرض 100 میلی گرم بر متر مکعب به 10 میلی گرم بر متر مکعب به مدت 1 دقیقه معادل قرار گرفتن در معرض مدت 10 دقیقه است. با این حال، این قانون در مورد برخی از موادی که به سرعت توسط بدن تجزیه می شوند، مانند سیانید هیدروژن ، اعمال نمی شود ؛ در این مورد، برای تعیین دوز کشنده، زمان مواجهه مشخصی لازم است. در مطالعات محیطی، LCt می تواند برای توصیف مواد سمی موجود در آب نیز استفاده شود. [4]

برای پاتوژن‌ها ، مفهوم مشابهی با دوز نیمه عفونی (ID 50 ) نیز وجود دارد که به تعداد پاتوژن‌های کافی برای آلوده کردن نیمی از جمعیت مورد آزمایش تحت یک مسیر خاص تجویز، به عنوان مثال، 1200 پاتوژن/فرد خوراکی اشاره دارد. از آنجایی که اندازه گیری تعداد پاتوژن ها دشوار است، دوز عفونی نیز برای حیوانات مختلف به صورت LD50 بیان می شود . برای سلاح های بیولوژیکی مقدار عفونی نیز می توان آن را به صورت ICt 50 بیان کرد .

برای داروهای شیمی درمانی، شاخص شیمی درمانی (CI) شاخصی برای ارزیابی ایمنی داروهای شیمی درمانی است. به طور کلی، آن را با نسبت نیمه دوز کشنده (LD50) حیوانات و نیمه دوز موثر (ED50) برای درمان حیوانات آلوده بیان می کنند، یعنی CI=LD50/ED50؛ هر چه شاخص شیمی درمانی بزرگتر باشد، سمیت کمتری دارد. دارو است که نسبتاً بی خطر است، اما کاملاً بی خطر نیست، مانند پنی سیلین با شاخص شیمی درمانی بالا می تواند باعث شوک آنافیلاکتیک شود.

داده ها

خوراکی اتانول های جوان و مسن در موش LD 50 به ترتیب 10.6 گرم بر کیلوگرم و 7.06 گرم بر کیلوگرم بود. [5]
خوراکی نیکوتین LD 50 (نیکوتین) در موش 50 میلی گرم بر کیلوگرم است. [6]