شیمی معدنی شاخه بزرگی از علم شیمی است که با کانیها (مواد معدنی) و خواص آنها سروکار دارد و بطور کلی شامل بررسی، تحلیل و تفسیر نظریه‌های خواص و واکنشهای تمام عناصر و ترکیبات آنها بجز هیدروکربنها و اغلب مشتقات آنهاست.
به عبارت دیگر می‌توان چنین اظهار نظر کرد که شیمی معدنی کلیه موادی که از جمله ترکیبات کربن نباشند، به استثنای اکسیدهای کربن و دی سولفید کربن را در بر می‌گیرد.
در شیمی معدنی در مورد گستره وسیعی از موضوعات از جمله: ساختمان اتمی، بلورنگاری(کریستالوگرافی)، انواع پیوندهای شیمیایی اعم از پیوندهای کووالانسی، یونی، هیدروژنی و ... ترکیبات کوئوردیناسیون و نظریه‌های مربوطه از جمله نظریه میدان بلور و نظریه اوربیتال مولکولی، واکنشهای اسید و باز، سرامیکها، تقارن مولکولی و انواع بخش‌های زیرطبقه الکتروشیمی (برقکافت، باطری، خوردگی، نیمه رسانایی و غیره) بحث می‌شود.
در باب اهمیت شیمی معدنی ، ساندرسن چنین نوشته است:

در واقع بیشترین مباحث علم شیمی را دانش اتمها تشکیل می‌دهد و کلیه خواص مواد و ترکیبات، به ناچار ناشی از نوع اتمها و روشی است که با توجه به آن، اتمها به یکدیگر می‌پیوندند و مجموعه تشکیل می‌دهند و از طرف دیگر کلیه تغییرات شیمیایی متضمن بازیابی اتمهاست. در این حال شیمی معدنی تنها بخشی از علم شیمی است که با توجه به آن می‌توان به صورتی ویژه، در باب مغایرتهای موجود در میان کلیه انواع اتمها بررسی نمود.

 

طبقه بندی مواد معدنی
در یک مفهوم گسترده، مواد معدنی را می‌توان در چهار طبقه تقسیم بندی نمود: عناصر، ترکیبات یونی، ترکیبات مولکولی و جامدات شبکه‌ای یا بسپارها.
عناصر: عناصر دارای ساختارها و خواص بسیار متفاوت هستند. بنابراین می‌توانند به یکی از صورتهای زیر باشند:

گازهای اتمی (Kr , Ar) و یا گازهای مولکولی (O2 , H2)

جامدات مولکولی (C6 , S8 , P4)

مولکولها و یا جامدات شبکه‌ای گسترش یافته (الماس، گرافیت)

فلزات جامد (Co , W) و یا مایع (Hg , Ca)

ترکیبات یونی: این ترکیبات در دما و فشار استاندارد همواره جامدند و عبارت‌اند از:

ترکیبات یونی ساده، مانند NaCl که در آب یا دیگر حلالهای قطبی محلول‌اند.

اکسیدهای یونی که در آب غیر محلول‌اند و اکسیدهای مختلط همچون اسپنیل (MgAl2O4)، سیلیکاتهای مختلف مانند CaMg(SiO3)2 و ...

دیگر هالیدهای دوتایی، کاربیدها، سولفیدها و مواد مشابه. چند مثال عبارتست از: BN , GaAs , SiC , AgCl.

ترکیباتی که دارای یونهای چند اتمی (به اصطلاح کمپلکس) هستند.

ترکیبات مولکولی: این ترکیبات ممکن است جامد، مایع و یا گاز باشند و مثالهای زیر را دربر می‌گیرند:

ترکیبا دوتایی ساده همچون UF6 , OsO4 , SO2 , PF3

ترکیبات پیچیده فلزدار همچون RuH(CO2Me)(PPh3)3 , PtCl2(PMe3)2

ترکیبات آلی فلزی که مشخصا پیوندهای فلز به کربن دارند، مانند Zr(Cn2C6H5)4 , Ni(CO)4

جامدات شبکه‌ای یا بسپارها: نمونه‌های این مواد شامل بسپارهای متعدد و متنوع معدنی و ابررساناها است. فرمول نمونه‌ای از ترکیبات اخیر YBa2Cu3O7 است.

ساختارهای مواد معدنی
ساختار بسیاری از مواد آلی از چهار وجهی مشتق می‌شود. فراوانی آنها به این دلیل است که در مواد آلی ساده، بیشترین ظرفیت کربن و همچون بیشتر عناصر دیگری (به استثنای هیدروژن) که معمولاً به کربن پیوند می‌شوند، چهار است. اما اجسام معدنی وضعیت ساختاری بسیار پیچیده‌ای دارند، زیرا اتمها ممکن است خیلی بیشتر از چهار پیوند تشکیل دهند. بنابراین، در مواد معدنی اینکه اتمها پنج، شش، هفت، هشت و تعداد بیشتری پیوند تشکیل دهند، امری عادی است. پس تنوع شکل هندسی در مواد معدنی خیلی بیشتر از مواد آلی است.
ساختار مواد معدنی اغلب بر اساس تعدادی از وجیهای با نظم کمتر، نظیر دو هرمی با قاعده مثلث، منشور سه ضلعی و غیره و همچنین بر اساس شکلهای باز چند وجیهای منتظم یا غیر منتظم که در آنها یک یا چند راس حذف شده است، نیز مشاهده می‌شود.

انواع واکنشهای مواد معدنی
در بیشتر واکنشهای آلی می‌توانیم در مورد مکانیسمی که واکنش از طریق آن انجام می‌شود، بحث و بررسی کنیم، در صورتی که برای بسیاری از واکنشهای معدنی فهم دقیق مکانیسم غیر ممکن یا غیر ضروری است.

---

نام مقاله: مطالعه نقش اصلاح کننده های شیمیایی در اندازه گیری آرسنیک در غذاهای دریایی به روش اسپکتروسکوپی جذب اتمی الکترون گرمایی

 

زبان: انگلیسی

 

فرمت: PDF

 

حجم: 238 کیلوبایت

 

دانلود

---

نام مقاله: شیمی فضایی

 

زبان: انگلیسی

 

فرمت: PDF

 

حجم: 203 کیلوبایت

 

دانلود

---

نام مقاله: تعیین وانادیوم در موی انسان به روش اسپکتروسکوپی جذب اتمی الکترون گرمایی
 

زبان: انگلیسی

 

فرمت: PDF

 

حجم: 238 کیلوبایت

 

دانلود

---

نام مقاله: خودآموز اوربیتال مولکولی

 

 

زبان: انگلیسی

 

 

فرمت: PDF

 

 

حجم: 2.20 مگابایت

 

 

دانلود

شیمی تجزیه نقش حیاتی را در توسعه علوم مختلف به عهده دارد، لذا ابداع فنون جدید تجزیه و بسط و تکامل روشهای تجزیه شیمیایی موجود، آنقدر سریع و گسترده است که اندکی درنگ در تعقیب رویدادهای تازه سبب بوجود آمدن فاصله‌های بسیار زیاد علمی خواهد شد. نقش این فنون در فعالیتهای تولیدی روز به روز گسترده‌تر و پردامنه‌تر می‌گردد. امروزه کنترل کیفیت محصولات صنعتی و غیر صنعتی، جایگاه ویژه‌ای دارد که اساس این کنترل کیفیت را تجزیه‌های شیمیایی انجام شده به کمک روشهای مختلف تجزیه‌ای تشکیل می‌دهد.

 

سیر تحولی و رشد

اصولا توسعه و تغییر پایدار در فنون و روشهای تجزیه وجود دارد. طراحی دستگاه بهتر و فهم کامل مکانیسم فرآیندهای تجزیه‌ای، موجب بهبود پایدار حساسیت، دقت و صحت روشهای تجزیه‌ای می‌شوند .چنین تغییراتی به انجام تجزیه‌های اقتصادی‌تر کمک می‌کند که غالبا به حذف مراحل جداسازی وقت گیر، منجر می‌شوند. باید توجه داشت که اگر چه روشهای جدید تیتراسیون مانند کریوسکوپی، Pressuremetriz ، روشهای اکسیداسیون_احیایی و استفاده از الکترود حساس فلوئورید ابداع شده‌اند، هنوز از روشهای تجزیه وزنی و تجزیه جسمی (راسب کردن، تیتراسیون و استخراج بوسیله حلال) برای آزمایشهای عادی استفاده می‌شود .به هر حال در چند دهه اخیر، تکنیکهای سریعتر و دقیق‌ترِی بوجود آمده‌اند. در میان این روشها می‌توان به اسپکتروسکوپی ماده قرمز، ماورای بنفش و اشعه X اشاره کرد که از آنها برای تشخیص و تعیین مقدار یک عنصر فلزی با استفاده از خطوط طیفی جذبی یا نشری استفاده می‌گردد. سایر روشها عبارتند از:

?کالریمتری (رنگ سنجی) که به توسط آن یک ماده در محلول بوسیله شدت رنگ آن تعیین می‌شود.
?انواع کروماتوگرافی که به توسط آنها اجزای یک مخلوط گازی بوسیله آن از درون ستونی از مواد متخلل یا از روی لایه‌های نازک جامدات پودری تعیین می‌گردند.
?تفکیکی محلولها در ستونهای تبادل یونی
?آنالیز عنصر ردیاب رادیواکتیو.
?ضمنا میکروسکوپی الکترونی و اپتیکی، اسپکترومتری جرمی، میکروآنالیز، طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) و رزونانس چهار قطبی هسته نیز در همین بخش طبقه بندی می‌شوند.
خودکارسازی روشهای تجزیه‌ای در برخی موارد با استفاده از رباتهای آزمایشگاهی، اهمیت روزافزونی پیدا کرده است. چنین شیوه‌ای، انجام یکسری تجزیه‌ها را با سرعت، کارایی و دقت بهتر امکانپذیر می‌سازد. میکروکامپیوترها با قابلیت شگفت‌انگیز نگهداری داده‌ها و بسته‌های نرم افزار گرافیکی بطور قابل ملاحظه‌ای موجبات جمع آوری، نگهداری، پردازش، تقوبت و تفسیر داده‌های تجزیه‌ای را فراهم می‌آورند.

 

انواع تجزیه

وقتی آزمایش به شناسایی یک یا چند چیز جز از یک نمونه (شناسایی مواد) محدود می‌گردد، تجزیه کیفی نامیده می‌شود، در حالی که اگر آزمایش به تعیین مقدار یک گونه خاص موجود در نمونه (تعیین درصد ترکیب در مخلوطها یا اجزای ساختمانی یک ماده خالص) محدود گردد، تجزیه کمی نامیده می‌شود.گاهی کسب اطلاعاتی در زمینه آرایش فضایی اتمها در یک مولکول یا ترکیب بلورین ضروری است، یا تاکید حضور یا موقعیت برخی گروههای عامل آلی در یک ترکیب مورد تقاضا است، چنین آزمایشهایی تحت عنوان تجزیه ساختمانی نامیده می‌شوند و ممکن است با جزئیاتی بیش از یک تجزیه ساده مورد توجه قرار گیرند.

 

ماهیت روشهای تجزیه ای

روشهای تجزیه‌ای معمولا به دو دسته کلاسیک و دستگاهی طبقه بندی می‌شوند. روشهای کلاسیک شامل روشهای شیمیایی مرطوب، نظیر وزن سنجی و عیار سنجی است. در واقع تفاوت اساسی بین روشهای دو دسته وجود ندارد. همه آنها مشتمل بر وابستگی یک اندازه گیری فیزیکی به غلظت آنالیت می‌باشند. در حقیقت روشهای تجزیه‌ای محدودی وجود دارند که صرفا دستگاهی‌اند و یا بیشتر آنها متضمن مراحل شیمیایی متعددی قبل از انجام اندازه گیری دستگاهی هستند.

 

?کنترل کیفیت محصول
بیشتر صنایع تولیدی نیازمند به تولید با کیفیت یکنواخت هستند. برای کسب اطمینان از برآورده شدن این نیازمندی مواد اولیه و همچنین محصول نهایی تولید، مورد تجزیه‌های شیمیایی وسیعی قرار می‌گیرند.
?نمایش و کنترل آلوده کننده‌ها
فلزات سنگین پسمانده‌های صنعتی و حشره کشهای آلی کلردار ، دو مشکل کاملا شناخته شده مربوط به ایجاد آلودگی هستند. به منظور ارزیابی چگونگی توزیع و عیار یک آلوده کننده در محیط، به یک روش تجزیه‌ای حساس و صحیح نیاز است و در کنترل پسابهای صنعتی، تجزیه شیمیایی روزمره حائز اهمیت است.
?مطالعات پزشکی و بالینی
عیار عناصر و ترکیبات مختلف در مایعات بدن، شاخصهای مهمی از بی نظمی‌های فیزیولوژیکی می‌باشند. محتوی قند بالا در ادرار که نشانه‌ای از یک حالت دیابتی است و وجود سرب در خون، از شناخته‌ترین مثالها در این زمینه می‌باشد.
?عیارگیری
از دیدگاه تجارتی در برخورد با مواد خام نظیر سنگهای معدنی، ارزش سنگ معدن، از روی فلز موجود در آن تعیین می‌شود. این موضوع، مواد با عیار بالا را نیز غالبا شامل می‌شود. بطوری که حتی تفاوت کم در غلظت می‌تواند از نظر تجاری تاثیر قابل ملاحظه‌ای داشته باشد. بنابراین یک روش تجزیه‌ای قابل اعتماد و صحیح از اهمیت اساسی برخوردار است.
?آینده شیمی تجزیه بروز مشکلات تجزیه‌ای در شکلهای جدیدش ادامه دارد. میزان تقاضای مربوط به انجام تجزیه در ابعاد وسیع توسط بسترهای دستگاهی بطور مداوم در حال افزایش است. کاوشهای فضایی، نمونه‌های گمانه زنی و مطالعات اعماق دریاها مثالهایی از نیازهای قابل طرح می‌باشند. در دیگر زمینه‌ها نظیر مطالعات محیطی و بالینی، فرم شیمیایی و دقیق یک عنصر در یک نمونه و نه غلظت کلی آن، اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده است. دو مثال کاملا شناخته شده در این زمینه، میزان سمیت بسیار زیاد ترکیبات آلی جیوه و سرب در مقایسه با ترکیبات مشابه معدنی است.

اطلاعات اولیه

یکی از خصوصیات اساسی کروماتوگرافی این است که مخلوط اجسام ابتدا بصورت یک نوار در ستون که در نتیجه جذب سطحی یا جذب بوسیله فاز ساکن بوجود می‌آید، ظاهر می‌شود. برای جداسازی مواد ، اجزا باید عمل دیگری روی نوار به یکی از سه روش انجام می‌گیرد. عمده روشهای جداسازی مواد اجزاء در زیر بررسی می‌شود.

تجزیه به روش شستشو با حلال خالص

این روش در کروماتوگرافی تقسیمی بکار می‌رود. در روش شستشو ، جریان فاز متحرک (محلول شستشو) را تا جداسازی مواد کامل اجزای مخلوط ادامه می‌دهند. جریان مایع را آنقدر از ستون ادامه می‌دهند که هر جزء بطور کامل از ستون خارج شود و سپس آنرا در محلول خارج شده از ستون بوسیله آزمایش‌های فیزیکی یا شیمیایی مناسب تشخیص می‌دهند.

در روش شستشوی مرحله‌ای از عوامل شوینده متعدد بطور متوالی استفاده می‌شود. این محلول‌ها طوری مرتب شده‌اند که هر یک از آنها ، در خارج کردن یک جسم معین از ستون ، از محلول قبلی مؤثرتر باشد.

روش دیگر که تجزیه شستشوی تدریجی نامیده می‌شود. در کروماتوگرافی جذب سطحی (از جمله تبادل یونی) اهمیت زیادی دارد. این روش همچنین در کروماتوگرافی مایع-مایع ، وقتی که حرکت نوارها بکندی انجام می‌گیرد، بکار می‌رود. در این روش از یک عامل شوینده قوی‌تر از شوینده‌های معمولی استفاده می‌شود. محلول را طوری به ستون اضافه می‌کنند که یک شیب پیوسته غلظتی در ستون بوجود آید.

در این صورت قسمت عقب هر نوار کروماتوگرافی همیشه بیشتر از قسمت جلویی آن در تماس با محلول شوینده قوی‌تر قرار می‌گیرد و هر نوار در محیط شوینده قویتر نسبت به نوار جلویی قرار می‌گیرد. بدین ترتیب ، اثر حاصل به دو گونه بروز می‌کند، هر نوار در ناحیه باریک‌تری از ستون فشرده شده و فاصله بین نوارها کاسته می‌شود.

تجزیه جبهه‌ای

در این روش ، محلولی از یک مخلوط بطور پیوسته ، تا اشباع شدن ستون ، افزوده می‌شود. این روش مخصوصا در کروماتوگرافی جذب سطحی مناسب است. البته جداسازی مواد کامل بوسیله این روش ممکن نیست و از این جهت تجزیه جبهه‌ای با سایر روش‌ها تفاوت دارد. با استفاده از داده‌های جذب سطحی می‌توان نسبت‌های هر یک از اجزای موجود در مخلوط اصلی را محاسبه کرد. ولی برای انجام دادن این عمل ، عملیات مقدماتی زیادی لازم است و اندازه گیری‌های کمی تنها در مورد مخلوط‌های بسیار ساده عملی است.

تخمین مقدار جزئی ناخالص در یک جسم تقریبا خالص ، نمونه‌ای از کاربرد این روش است. ناخالصی ، پیشاپیش جسم اصلی متمرکز می‌شود. البته به شرط این که کمتر از جسم اصلی جذب شود.

ستون کروماتوگرافی جذب سطحی

برای جداسازی مواد یک مخلوط ‏‏‏‎، می‌توان از ستون استفاده کرد. داخل این ستون با جامد فعالی مانند آلومین (فاز ساکن) پر شده است و با حلالی مانند هگزان (فاز متحرک) پوشیده شده است. هرگاه نمونه کوچکی از مخلوط در بالای ستون قرار گیرد ، نواری از ماده جذب شده تشکیل می‌شود، حلال با عبور خود از میان ستون اجزای مخلوط را با خود حمل می‌کند.

جداسازی کامل

سرعت حرکت هر جزء‏ ، به میزان جذب سطحی آن بر روی ماده داخل ستون بستگی دارد. به این ترتیب ، ماده‌ای که کم جذب شده است، سریع‌تر از ماده‌ای که زیاد جذب شده است، حرکت می‌کند. واضح است که اگر اختلاف بین جذب‌های سطحی به حد کافی زیاد باشد، جداسازی مواد کامل انجام خواهد گرفت. اجزایی که قابلیت جذب بالاتری دارند، در قسمت بالای ستون و اجسامی که کمتر جذب می‌شوند در قسمت‌های پایین ستون ، جذب خواهند شد.

نیروهای بین اجزا

این نیروها ممکن است یا از نوع نیروهای واندروالسی ، مانند نیروهایی که در مورد آلومین است یا از نوع نیروهای الکترستاتیک باشند، مانند جداسازی یون‌ها بوسیله کروماتوگرافی تبادل یونی که در آن فاز ساکن یک ماده مبادله کننده یون است ، یا ممکن است از یک ستون که از ماده مناسب متخلخلی پر شده، برای جدا کردن مواد حل‌شده بر اساس اندازه مولکول آنها استفاده کرد، مانند کروماتوگرافی ژلی.

کروماتوگرافی لایه نازک نمونه ویژه‌ای از کروماتوگرافی جذب سطحی است که در این روش ، به جای اینکه جاذب را در یک ستون استوانه‌ای پر کنیم، آن را بصورت لایه نازک روی یک صفحه شیشه‌ای یا لایه پلاستیکی یا ورقه فلزی قرار می‌دهیم.

مقایسه با کروماتوگرافی تقسیمی

روش‌های جذب سطحی ، برای جداسازی مواد انواع مختلف ترکیبات شیمیایی بهتر هستند. ظرفیت یک ستون جذب سطحی ، در واحد حجم ، غالبا بزرگتر از ظرفیت یک ستون تقسیمی بوده و گاهی این اختلاف خیلی زیاد است.

ریشه لغوی

کروماتوگرافی (chromatoghraphy) ، در زبان یونانی chroma یعنی رنگ و grophein یعنی نوشتن است.

اطلاعات اولیه

پر کاربردترین شیوه جداسازی مواد تجزیه‌ای کروماتوگرافی است که در تمام شاخه‌های علوم کاربردهایی دارد. کرماتوگرافی گروه گوناگون و مهمی از روش‌های جداسازی مواد را شامل می‌شود و امکان می‌دهد تا اجزای سازنده نزدیک به هم مخلوط‌های کمپلکس را جدا ، منزوی و شناسایی کند بسیاری از این جداسازی‌ها به روش‌های دیگر ناممکن است.

سیر تحولی رشد

• اولین روش‌های کروماتوگرافی در سال 1903 بوسیله میخائیل سوئت ابداع و نامگذاری شد. او از این روش برای جداسازی مواد رنگی استفاده کرد.
• مارتین و سینج در سال 1952 به پاس اکتشافاتشان در زمینه کروماتوگرافی جایزه نوبل دریافت کردند.

توصیف کروماتوگرافی

کروماتوگرافی را به دلیل اینکه در برگیرنده سیستمها و تکنیکهای مختلفی است نمی‌توان به طور مشخص تعریف کرد. اغلب جداسازی‌ها بر مبنای کروماتوگرافی بر روی مخلوطهایی از مواد بی‌رنگ از جمله گازها صورت می‌گیرد. کروماتوگرافی متکی بر حرکت نسبی دو فاز است ولی در کروماتوگرافی یکی از فازها بدون حرکت است و فاز ساکن نامیده می‌شود و دیگری را فاز متحرک می‌نامند. اجزای یک مخلوط به وسیله جریانی از یک فاز متحرک از داخل فاز ساکن عبور داده می‌شود. جداسازی‌ها بر اساس اختلاف در سرعت مهاجرت اجزای مختلف نمونه استوارند.

روش‌های کروماتوگرافی

روش‌های کروماتوگرافی را می‌توان ابتدا بر حسب ماهیت فاز متحرک و سپس بر حسب ماهیت فاز ساکن طبقه‌بندی کرد. فاز متحرک ممکن است گاز یا مایع و فاز ساکن ممکن است جامد یا مایع باشد. بدین ترتیب فرآیند کروماتوگرافی به چهار بخش اصلی تقسیم می شود. اگر فاز ساکن جامد باشد کروماتوگرافی را کروماتوگرافی جذب سطحی و اگر فاز ساکن ، مایع باشد کروماتوگرافی را تقسیمی می‌نامند.

انواع کروماتوگرافی

هر یک از چهار نوع اصلی کروماتوگرافی انواع مختلف دارد:

• کروماتوگرافی مایع – جامد
  
  
  • کروماتوگرافی جذب سطحی
  • کروماتوگرافی لایه نازک
  • کروماتوگرافی تبادل یونی
  • کروماتوگرافی ژلی
    
    
• کروماتوگرافی گاز – جامد
  
  
• کروماتوگرافی مایع – مایع
  
  
  • کروماتوگرافی تقسیمی
  • کروماتوگرافی کاغذی
    
    
• کروماتوگرافی گاز- مایع
  
  
  • کروماتوگرافی گاز – مایع
  • کروماتوگرافی ستون مویین

مزیت روشهای کروماتوگرافی

• با روشهای کروماتوگرافی می‌توان جداسازی‌هایی را که به روش‌های دیگر خیلی مشکل می‌باشند انجام داد. زیرا اختلافات جزئی موجود در رفتار جزئی اجسام در جریان عبور آنها از یک سیستم کروماتوگرافی چندین برابر می‌شود‌. هر قدر این اختلاف بیشتر شود قدرت جداسازی مواد بیشتر و برای انجام جداسازی مواد نیاز کمتری به وجود اختلافات دیگر خواهد بود.

• مزیت کروماتوگرافی نسبت به ستون تقطیر این است که نسبتا آسان می‌توان به آن دست یافت با وجود اینکه ممکن است چندین روز طول بکشد تا یک ستون تقطیر به حداکثر بازده خود برسد ولی یک جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌تواند در عرض چند دقیقه یا چند ساعت انجام گیرد.

• یکی از مزایای برجسته روش‌های کروماتوگرافی این است که آنها آرام هستند. به این معنی که احتمال تجزیه مواد جداشونده به وسیله این روش‌ها در مقایسه با سایر روش‌ها کمتر است.

• مزیت دیگر روش‌های کروماتوگرافی در این است که تنها مقدار بسیار کمی از مخلوط برای تجزیه لازم است به این دلیل روش‌های تجزیه‌ای مربوط به جداسازی مواد کروماتوگرافی می‌توانند در مقیاس میکرو و نیمه میکرو انجام گیرند.

• روش‌های کروماتوگرافی ساده سریع و وسایل مورد لزوم آنها ارزان هستند. مخلوط‌های پیچیده را می‌توان نسبتا به آسانی به وسیله این روش‌ها به دست آورد.

مواد	نوع کروماتوگرافی
مواد شیمیایی مشابه	کروماتوگرافی تقسیمی
مواد شیمیایی غیر مشابه	کروماتوگرافی جذب سطحی
گازها و اجسام فرار	کروماتوگرافی گازی
مواد یونی و معدنی	کروماتوگرافی تبادل یونی در ستون کروماتوگرافی کاغذی یا لایه نازک الکترفورز ناحیه‌ای
مواد یونی و غیر یونی	کروماتوگرافی تبادل یون یا ژلی
مواد زیستی و ترکیباتی با جرم مولکولی نسبی بالا	کروماتوگرافی ژلی الکتروفورز

انتخاب بهترین روش کروماتوگرافی

انتخاب نوع روش کروماتوگرافی بجز در موارد واضح (مانند کروماتوگرافی گازی در جداسازی مواد گازها) عموما تجربی است. زیرا هنوز هیچ راهی جهت پیش بینی بهترین روش برای جداسازی مواد اجسام مگر در چند مورد ساده وجود ندارد. در ابتدا روش‌های ساده‌تر مانند کروماتوگرافی کاغذی و لایه نازک امتحان می‌شوند. زیرا این روش‌ها در صورتی که مستقیما قادر به جداسازی مواد نباشند نوع سیستم کروماتوگرافی را که جداسازی مواد بوسیله آن باید صورت بگیرد، مشخص می‌کنند آنگاه در صورت لزوم از روش‌های پیچیده‌تر استفاده می‌شود. از فهرست زیر می‌توان به عنوان یک راهنمای تقریبی استفاده کرد‌.

در جداسازی‌های مشکل وقتی که روش‌های ساده فاقد کارایی لازم هستند روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HELC) می تواند جوابگو باشد

دید کلی

شیمی تجزیه (Analytical chemistry) ، شامل جداسازی ، شناسایی و تعیین مقدار نسبی اجزای سازنده یک نمونه ‌از ماده ‌است. شیمی تجزیه کیفی ، هویت شیمیایی گونه‌ها را در نمونه آشکار می‌سازد. تجزیه کمی ، مقدار نسبی یک یا چند گونه یا آنالیت را به‌صورت عددی معلوم می‌دارد. پیش از انجام تجزیه کمی ‌، ابتدا لازم است اطلاعات کیفی بدست آید. معمولا تجزیه کیفی و کمی ‌شامل یک مرحله جداسازی نیز هستند.

نقش شیمی ‌تجزیه در علوم

شیمی تجزیه نقش حیاتی در توسعه علوم دارد. به عنوان مثال ، "ویلهلم اسوالد" (Wilhelm Ostwald) در سال 1894 نوشت:

««شیمی ‌تجزیه یا هنر تشخیص مواد مختلف و تعیین اجزای سازنده آن ، نقش اول را در کاربردهای مختلف علوم دارد؛ چرا که پاسخگوی سوالاتی است که در هنگام اجرای فرایندهای شیمیایی برای مقاصد علمی ‌و فنی مطرح می‌شود. اهمیت فوق‌العاده آن ، باعث شده ‌است که ‌از همان دوران نخستین تاریخ شیمی ‌، مجدانه شروع به رشد و توسعه کند و سوابق موجود شامل بخش قابل ملاحظه ای از کارهای کمی ‌است که تمامی‌ علوم را در بر می‌گیرد".»»

از زمان اسوالد تاکنون ، شیمی‌ تجزیه ‌از یک هنر به یک علم در زمینه‌های مختلف صنعت ، طب و سایر علوم ، تحول و تکامل یافته ‌است. به‌عنوان مثال :

• برای تعیین کارآیی وسایل کنترل دور ، لازم است مقدار هیدروکربنها ، اکسیدهای نیتروژن و منوکسید کربن موجود در گازهای اگزوز اتومبیل اندازه گیری شوند.
  
  
• اندازه گیری کمّی‌ کلسیم یونیده در سرم خون ، ما را در تشخیص مرض پاراتیروئید در بیماران یاری می‌کند.
  
  
• با اندازه گیری کمی نیتروژن در مواد غذایی ، میزان پروتئین موجود در آنها و در نتیجه ‌ارزش غذایی آنها معلوم می‌شود.
  
  
• مقدار مرکاپتان موجود در گازهای مصرفی خانه‌ها بطور مستمر تحت کنترل قرار می‌گیرد تا از وجود مقدار معینی مرکاپتان برای ایجاد بوی نامطبوع که هشدار دهنده نشت گاز است، اطمینان حاصل کنند.
  
  
• کشاورزان متجدد ، کود شیمیایی و آبیاری را به نحوی تنظیم می‌کنند که منطبق با نیاز گیاه در طی فصلهای رشد باشد. آنها این نیاز را از تجزیه کمی‌ گیاه و خاکی که گیاه در آن می‌روید، معلوم می‌کنند.
  
  
• ‌اندازه گیری‌های کمی ‌دارای نقش حیاتی در بسیاری از کارهای پژوهشی در زمینه‌های شیمی‌ ، زیست شناسی ، زیست شیمی ‌، زمین شناسی و سایر علوم است.

طبقه‌بندی روشهای تجزیه کمی

نتایج یک تجزیه کمی ‌را از دو اندازه گیری بدست می‌آوریم. یکی وزن یا حجم نمونه مورد اندازه گیری است و دوم ، اندازه گیری کمیتی است که با مقدار ماده مورد تجزیه در آن نمونه متناسب می‌باشد. معمولا در مرحله دوم ، تجزیه ، کامل می‌شود. شیمیدانان روشهای تجزیه را بر طبق طبیعت این اندازه گیری اخیر طبقه‌بندی می‌کنند. در یک روش وزنی ، جرم آنالیت یا جرم ماده‌ای که بطور شیمیایی به آن ارتباط دارد، تعیین می‌شود. در یک روش حجمی ‌، حجم محلولی که دارای مقدار کافی واکنشگر برای واکنش کامل با آنالیت است، اندازه گیری می‌شود.

روشهای الکتروشیمیایی شامل اندازه گیری خواصی نظیر پتانسیل ، جریان ، مقاومت و مقدار الکتریسیته است. روشهای طیف‌بینی بر مبنای اندازه گیری برهمکنش بین تابش الکترومغناطیسی و اتمها یا مولکولهای آنالیت (اثر تابش بر ماده) و یا تولید چنین تابشی توسط آنالیت استوارند.

بالاخره ، باید به چند روش متفرقه نیز اشاره کرد. این روشها شامل اندازه گیری خواصی چون نسبت جرم به بار ( طیف سنجی جرمی‌ ) ، سرعت واپاشی پرتوزایی ، گرمای واکنش ، رسانندگی گرمایی ، فعالیت نوری و ضریب شکست است.

انتخاب روش تجزیه

اولین مرحله حیاتی در هر تجزیه کمی ‌، انتخاب روش است. انتخاب گاهی دشوار است و به تجربه و بصیرت شیمیدان بستگی دارد. از عوامل مهم در انتخاب روش ، میزان صحت مورد انتظار است. متاسفانه برای دستیابی به نتایج بسیار مطمئن ، همواره لازم است که وقت زیادی نیز صرف شود. معمولا ، روش را بر اساس مصالحه بین میزان صحت و جنبه‌های اقتصادی انتخاب می‌کنند.

دومین عاملی که در ارتباط با جنبه‌های اقتصادی در نظر گرفته می‌شود، تعداد نمونه‌های مورد تجزیه ‌است. اگر تعداد نمونه‌ها زیاد باشد، در آن صورت می‌توان وقت زیادی را صرف عملیات مقدماتی نظیر نصب و درجه‌بندی دستگاه‌ها و وسایل و همچنین تهیه محلولهای استاندارد کرد، اما اگر فقط یک نمونه یا نهایتا تعداد کمی ‌نمونه داشته باشیم، شاید صلاح در انتخاب روشی باشد که مراحل مقدماتی را یا نداشته و یا حداقل ممکن را داشته باشد.

نمونه برداری

برای دستیابی به ‌اطلاعات ارزشمند ، لازم است تجزیه بر روی نمونه ای انجام شود که ترکیب آن ، کاملا معرف تمامی ‌ماده‌ای که نمونه ‌از آن انتخاب شده ‌است، باشد. هنگامی‌ که ماده بزرگ و ناهمگن است، برای انتخاب نمونه نماینده باید سعی و دقت بسیار معطوف شود. نمونه برداری چه ساده باشد، چه پیچیده ، شیمیدان قبل از آغاز عملیات تجزیه باید از اینکه نمونه آزمایشگاهی نماینده کل محموله ‌است، اطمینان یابد.

تهیه نمونه آزمایشگاهی

یک نمونه جامد آزمایشگاهی را آسیاب می‌کنند تا اندازه ذرات آن کاهش یابد، سپس مخلوط می‌کنند تا همگن شود و قبل از انجام تجزیه بر روی آن ، برای مدت زمانهای مختلف نگهداری می‌کنند. در هر یک از این مراحل ، برحسب میزان رطوبت محیط ، ممکن است جذب یا دفع سطحی آب اتفاق افتد. چون ممکن است جذب یا دفع آب باعث تغییرات شیمیایی در نمونه شود، لذا بهتر است نمونه‌ها را درست قبل از انجام تجزیه ، خشک کنیم. روش دیگر آنکه ، رطوبت نمونه را همزمان با انجام تجزیه بر روی نمونه ، طبق یک روش جداگانه ، اندازه گیری کنیم.

استفاده ‌از نمونه‌های همتا

اکثر تجزیه‌های شیمیایی بر روی نمونه‌های همتا که وزن یا حجم آنها با دقت توسط ترازوی تجزیه و یا یک وسیله حجمی ‌دقیق تعیین شده ‌است، انجام می‌شود. همتاسازی موجب ارتقای کیفیت نتایج و همچنین معیاری برای قابلیت اطمینان آنها خواهد بود.

تهیه محلولهای نمونه

بیشتر تجزیه‌ها بر روی محلول حاصل از نمونه‌ها انجام می‌شود. در حالت ایده‌آل ، حلال باید تمامی ‌نمونه (نه فقط آنالیت) را به‌سرعت و بطور کامل حل کند. شرایط انحلال باید در حد امکان ملایم باشد تا مانع از اتلاف آنالیت شود. متاسفانه بسیاری از مواد مورد تجزیه در حلالهای معمولی نامحلولند. مواد سیلیکاتی ، بسپارهای با جرم زیاد یا نسوج حیوانی از این قبیل هستند. در چنین مواردی تبدیل آنالیت به حالت محلول می‌تواند یک امر دشوار و وقت‌گیر باشد.

حذف تداخل کننده‌ها

تعداد کمی ‌از خواص شیمیایی و فیزیکی مهم در تجزیه‌های شیمیایی به گونه شیمیایی خاصی منحصر است. در عوض ، واکنشهایی که بکار می‌رود و خواصی که ‌اندازه گیری می‌شود، شامل ویژگی گروهی از عناصر و ترکیبات است. گونه‌های غیر از آنالیت را که بر اندازه گیری نهایی موثرند، «تداخل کننده» می‌نامند. تدابیری باید اندیشید تا قبل از اندازه گیری نهایی ، آنالیت از تداخل کننده‌ها جدا شود. هیچ قاعده و قانون قطعی برای حذف تداخل کننده‌ها نمی‌توان ذکر کرد که حل این مساله ، دشوارترین مرحله یک تجزیه ‌است.

درجه‌بندی و اندازه گیری

تمامی ‌نتایج حاصل از تجزیه به ‌اندازه گیری نهایی X که یک خاصیت فیزیکی آنالیت است، بستگی دارد. این خاصیت باید به صورت معین و تکرارپذیر با تغییر غلظت آنالیت C_A تغییر کند. در حالت ایده‌آل ، خاصیت فیزیکی اندازه گیری شده ، مستقیما با غلظت متناسب است. یعنی :


که در آن k ثابت تناسب است. برای روشهای تجزیه ، باید مقدار k به صورت تجربی و با C_A معلوم تعیین شود. فرایند تعیین مقدار k مرحله مهمی ‌است و به نام درجه‌بندی موسوم است.

محاسبه نتایج

معمولا ، محاسبه غلظت آنالیت با استفاده ‌از داده‌های تجربی ، بویژه با ماشینهای محاسبه و کامپیوتر مدرن ، یک امر ساده و سرراست است. چنین محاسباتی بر مبنای داده‌های خام که در مرحله ‌اندازه گیری بدست آمده‌اند و همچنین استوکیومتری واکنش شیمیایی که تجزیه بر اساس آن انجام یافته ‌است و بالاخره عوامل دستگاه ، ‌استوار است.

ارزیابی نتایج و برآورد میزان اطمینان آنها

نتایج تجزیه بدون برآورد میزان اطمینان آنها کامل نیست. شخص آزمایش کننده ، برای آنکه داده‌ها ارزشمند باشند، لازم است میزان عدم قطعیت نتایج محاسبه شده را معلوم کند (محاسبه خطا).

دید کلی

شیمی تجزیه نقش حیاتی را در توسعه علوم مختلف به عهده دارد، لذا ابداع فنون جدید تجزیه و بسط و تکامل روشهای تجزیه شیمیایی موجود ، آنقدر سریع و گسترده است که اندکی درنگ در تعقیب رویدادهای تازه سبب بوجود آمدن فاصله‌های بسیار زیاد علمی خواهد شد. نقش این فنون در فعالیتهای تولیدی روز به روز گسترده‌تر و پردامنه‌تر می‌گردد. امروزه ، کنترل کیفیت محصولات صنعتی و غیر صنعتی ، جایگاه ویژه‌ای دارد که اساس این کنترل کیفیت را تجزیه‌های شیمیایی انجام شده به کمک روشهای مختلف تجزیه‌ای تشکیل می‌دهد.

سیر تحولی و رشد

اصولا توسعه و تغییر پایدار در فنون و روشهای تجزیه وجود دارد. طراحی دستگاه بهتر و فهم کامل مکانیسم فرآیندهای تجزیه‌ای ، موجب بهبود پایدار حساسیت ، دقت و صحت روشهای تجزیه‌ای می‌شوند. چنین تغییراتی به انجام تجزیه‌های اقتصادی‌تر کمک می‌کند که غالبا به حذف مراحل جداسازی وقت گیر ، منجر می‌شوند. باید توجه داشت که اگر چه روشهای جدید تیتراسیون مانند کریوسکوپی ، Pressuremetriz ، روشهای اکسیداسیون _ احیایی و استفاده از الکترود حساس فلوئورید ابداع شده‌اند، هنوز از روشهای تجزیه وزنی و تجزیه جسمی (راسب کردن ، تیتراسیون و استخراج بوسیله حلال) برای آزمایشهای عادی استفاده می‌شود.

به هر حال در چند دهه اخیر ، تکنیکهای سریعتر و دقیق‌ترِی بوجود آمده‌اند. در میان این روشها می‌توان به اسپکتروسکوپی ماده قرمز ، ماورای بنفش و اشعه X اشاره کرد که از آنها برای تشخیص و تعیین مقدار یک عنصر فلزی با استفاده از خطوط طیفی جذبی یا نشری استفاده می‌گردد. سایر روشها عبارتند از:

• کالریمتری (رنگ سنجی) که به توسط آن یک ماده در محلول بوسیله شدت رنگ آن تعیین می‌شود.
• انواع کروماتوگرافی که به توسط آنها اجزای یک مخلوط گازی بوسیله آن از درون ستونی از مواد متخلل یا از روی لایه‌های نازک جامدات پودری تعیین می‌گردند.
• تفکیکی محلولها در ستونهای تبادل یونی
• آنالیز عنصر ردیاب رادیواکتیو.
  
  
• ضمنا میکروسکوپی الکترونی و اپتیکی ، اسپکترومتری جرمی ، میکروآنالیز ، طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) و رزونانس چهار قطبی هسته نیز در همین بخش طبقه بندی می‌شوند.
  
  خودکارسازی روشهای تجزیه‌ای در برخی موارد با استفاده از رباتهای آزمایشگاهی ، اهمیت روزافزونی پیدا کرده است. چنین شیوه‌ای ، انجام یکسری تجزیه‌ها را با سرعت ، کارایی و دقت بهتر امکانپذیر می‌سازد. میکروکامپیوترها با قابلیت شگفت‌انگیز نگهداری داده‌ها و بسته‌های نرم افزار گرافیکی بطور قابل ملاحظه‌ای موجبات جمع آوری ، نگهداری ، پردازش ، تقوبت و تفسیر داده‌های تجزیه‌ای را فراهم می‌آورند.

انواع تجزیه

وقتی آزمایش به شناسایی یک یا چند چیز جز از یک نمونه (شناسایی مواد) محدود می‌گردد، تجزیه کیفی نامیده می‌شود، در حالی که اگر آزمایش به تعیین مقدار یک گونه خاص موجود در نمونه (تعیین درصد ترکیب در مخلوطها یا اجزای ساختمانی یک ماده خالص) محدود گردد، تجزیه کمی نامیده می‌شود. گاهی کسب اطلاعاتی در زمینه آرایش فضایی اتمها در یک مولکول یا ترکیب بلورین ضروری است، یا تاکید حضور یا موقعیت برخی گروههای عامل آلی در یک ترکیب مورد تقاضا است، چنین آزمایشهایی تحت عنوان تجزیه ساختمانی نامیده می‌شوند و ممکن است با جزئیاتی بیش از یک تجزیه ساده مورد توجه قرار گیرند.

ماهیت روشهای تجزیه‌ای

روشهای تجزیه‌ای معمولا به دو دسته کلاسیک و دستگاهی طبقه بندی می‌شوند. روشهای کلاسیک شامل روشهای شیمیایی مرطوب ، نظیر وزن سنجی و عیار سنجی است. در واقع تفاوت اساسی بین روشهای دو دسته وجود ندارد. همه آنها مشتمل بر وابستگی یک اندازه گیری فیزیکی به غلظت آنالیت می‌باشند. در حقیقت روشهای تجزیه‌ای محدودی وجود دارند که صرفا دستگاهی‌اند و یا بیشتر آنها متضمن مراحل شیمیایی متعددی قبل از انجام اندازه گیری دستگاهی هستند.

کاربردهای شیمی تجزیه

کنترل کیفیت محصول

بیشتر صنایع تولیدی نیازمند به تولید با کیفیت یکنواخت هستند. برای کسب اطمینان از برآورده شدن این نیازمندی مواد اولیه و همچنین محصول نهایی تولید ، مورد تجزیه‌های شیمیایی وسیعی قرار می‌گیرند.

نمایش و کنترل آلوده کننده‌ها

فلزات سنگین پسمانده‌های صنعتی و حشره کشهای آلی کلردار ، دو مشکل کاملا شناخته شده مربوط به ایجاد آلودگی هستند. به منظور ارزیابی چگونگی توزیع و عیار یک آلوده کننده در محیط ، به یک روش تجزیه‌ای حساس و صحیح نیاز است و در کنترل پسابهای صنعتی ، تجزیه شیمیایی روزمره حائز اهمیت است.

مطالعات پزشکی و بالینی

عیار عناصر و ترکیبات مختلف در مایعات بدن ، شاخصهای مهمی از بی نظمی‌های فیزیولوژیکی می‌باشند. محتوی قند بالا در ادرار که نشانه‌ای از یک حالت دیابتی است و وجود سرب در خون ، از شناخته‌ترین مثالها در این زمینه می‌باشد.

عیارگیری

از دیدگاه تجارتی در برخورد با مواد خام نظیر سنگهای معدنی ، ارزش سنگ معدن ، از روی فلز موجود در آن تعیین می‌شود. این موضوع ، مواد با عیار بالا را نیز غالبا شامل می‌شود. بطوری که حتی تفاوت کم در غلظت می‌تواند از نظر تجاری تاثیر قابل ملاحظه‌ای داشته باشد. بنابراین یک روش تجزیه‌ای قابل اعتماد و صحیح از اهمیت اساسی برخوردار است.

آینده شیمی تجزیه

بروز مشکلات تجزیه‌ای در شکلهای جدیدش ادامه دارد. میزان تقاضای مربوط به انجام تجزیه در ابعاد وسیع توسط بسترهای دستگاهی بطور مداوم در حال افزایش است. کاوشهای فضایی ، نمونه‌های گمانه زنی و مطالعات اعماق دریاها مثالهایی از نیازهای قابل طرح می‌باشند. در دیگر زمینه‌ها نظیر مطالعات محیطی و بالینی ، فرم شیمیایی و دقیق یک عنصر در یک نمونه و نه غلظت کلی آن ، اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده است. دو مثال کاملا شناخته شده در این زمینه ، میزان سمیت بسیار زیاد ترکیبات آلی جیوه و سرب در مقایسه با ترکیبات مشابه معدنی است

دید کلی

راکتورهای هسته‌ای زباله‌های رادیواکتیوی تولید می‌کنند که از خود ، ذرات آلفا ، بتا و اشعه گاما متصاعد می‌کند. ذرات آلفا را می‌توان بوسیله یک صفحه کاغذ و یا چند سانتی‌متر هوا و ذرات بتا را می‌توان بوسیله فلز نازک و یا چند متر هوا متوقف کرد. در حالی‌که اشعه‌های گاما بوسیله چندین سانتی‌متر سرب و یا حتی سپر سنگی اضافه متوقف می‌شوند، چون ذرات آلفا از همه بزگترند، بیشترین آسیب را می‌رسانند. امّا اشعه گاما بیشترین نفوذ را دارد.

معمولا زباله‌ها را برحسب منشآ آنها دسته‌بندی می‌کنند و عبارتند از گازها ، محلولهای رقیق و جامدات. گرچه زباله‌های هسته‌ای غیر نظامی در مقایسه با دیگر زباله‌های هسته‌ای حجم بسیار کمتری دارد، اما ایزوتوپهایی مانند Sr__ است که در ساختمان ماده به جای کلسیم می‌نشیند و ضایعات ناشی از تشعشع را در یک نطقه متمر کز می‌کند . نیم عمر بسیاری از این ایزوتوپهای زباله‌های هسته‌ای آنچنان طولانی است که باید برای هزاران سال عایق‌سازی شود تا در اثر واپاشی هسته‌ای به سطح ایمنی قابل قبولی برسد.

عایق‌سازی زباله‌های هسته‌ای

بطور کلی ، مشکل عایق‌سازی زباله‌های هسته‌ای را در دو پرسش می‌توان خلاصه کرد: اول بهترین شکل زباله‌ها چیست و دوم اینکه در کجا باید آنها را نگهداری کرد؟ ابتدا تصور بر آن بود که از راه باز فرآوری سوخت مصرف شده می‌توان پلوتونیوم را استحصال کرد و در راکتورهای مولد مورد استفاده قرار داد و اینکه بدین ترتیب تمام زباله‌ها باید به صورت محلول در آورده شود تا موجب تسهیل باز فرآوری شود.

بدلیل نگرانی‌هایی که در مورد سمّی بودن و ایمنی پلوتونیوم در امریکا وجود داشت، برنامه بازیابی سوختهای هسته‌ای در ایالات متحده در سال 1972، باطل شد و راکتورهای نیروگاه‌های برق این کشور از این ماده بهره‌مند نشد. در بهترین حالت ، منطق این تصمیم‌گیری سئوال‌برانگیز است. پلوتونیوم از کادمیوم ، سرب و یا آرسنیک که با واپاشی هسته‌ای از بین نمی‌رود، کمتر سمی است. حداکثر خطر پلوتونیوم زمانی است که بوسیله انسان استشمام شود که بدین ترتیب ذرات آلفا به بافت‌های ریه‌ها صدمه زده ، ممکن است باعث سرطان شود.

افزون برآن ،همانگونه که زباله‌های راکتورهای تجاری در اغلب کشورهای اروپایی بازیابی می‌شود، حجم زیادی از پلوتونیوم موجود در زباله هسته‌ای دفاعی ایالات متحده نیز بازیابی می‌شود. با این وجود ، هنوز در ایالات متحده و کانادا ، سوخت مصرف شده راکتورهای تجاری را عمدتا" در مخازن آب در محل راکتورها نگهداری کرده ، منتظر تصمیم‌گیری در خصوص شکل و محل نهایی دفع آنها هستند. ارسال سوخت هسته‌ای بازیابی شده غنی از پلوتونیوم از فرانسه به ژاپن درسال 1992، بانگرانی‌های زیاد عموم همراه شد.

شکل دفع زباله‌های هسته‌ای

شکل دفع زباله‌هایی با سطح بالای تشعشع ، تقریبا" بطور یقین نوعی جامد خواهد بود؛ زیرا هم فشرده‌تر است و هم اینکه ایزوتوپها را از آبکره و زیست کره جدا نگه می‌دارد. روش مهر و موم کردن زباله‌ها در محفظه‌ای از سیمان ، شیشه ، سرامیک و یا سنگ و یا کانی مصنوعی ساخته شده ، بیشترین توجه را به خود جلب کرده است.

در سیستم‌های دفع زباله فرانسه از شیشه ای از جنس سیلیکات استفاده می‌کنند. سوئدی‌ها برخی از زباله‌های هسته‌ای خود را در بشکه‌های مسی نگهداری می‌کنند، زیرا مصنوعات باستان شناسی که از مس آزاد ساخته شده است، هزاران سال است که سالم مانده‌اند، هر چند نگرانی‌هایی ابراز گردیده است مبنی بر آنکه ممکن است برای جوامعی که دستشان از منابع معدنی تهی است، مس هدف جذابی باشد.

محل دفع زباله‌های هسته‌ای

محل دفع زبالهای هسته‌ای ، سالهای متمادی مورد مطالعه قرار گرفته است و توجه کلی از از دفع کمتر محتمل آنها در اقیانوس و یا در زیر کلاهکهای یخ قطبی به این سو جلب شد که بایستی زباله‌ها را دوباره در سنگهایی قرار دهیم که از آنجا امده‌اند. محلهای سنگی دفع زباله‌ها مناسب است، زیرا شانس بهتری دارد که هزاران سال دست نخورده باقی بماند و فرصت لازم برای عایق‌سازی زباله‌ها و در نتیجه واپاشی هسته‌ای آنها به سطح تشعشع قابل قبول را فراهم اورد.



این گونه انبارهای سنگی باید از تخلخل و تراوایی ناچیزی برخوردار بوده ، به دور از زمین‌لرزه و یا حوادث طبیعی دیگر باشد. این مطالعات انجام شده بر روی ذخیره اورانیوم اکلو در گابن ، گویای آن است که این محل برای چنین کاری مناسب است. نسبت (U (235 در مقداری از اورانیوم کان‌سار اکلو ، بسیار کمتر از میزان آن در اورانیوم معمولی است و میزان آن در اورانیوم معمولی است و دلیل آن ظاهرا" این است که درحدود 2میلیارد سال پیش هنگامی که هنوز در عمق زیادی قرار داشته ، واکنشهای طبیعی شکافت روی داده و U 235 را به‌مصرف رسانده است.

این مسئله موجب تشکیل یک آزمایشگاه طبیعی برای مطالعه واکنشهای فراورده‌های حاصل از شکاف هسته‌ای در سنگ شده است. گرچه نمی‌توان اکلو را کاملا با راکتورهای تجاری مقایسه کرد، اما بر اساس داده‌های بدست آمده ، فراورده‌های غیر گازی شکافت در آن بر روی سطح کانی‌ها رسیده ، سایر کانی‌های سنگین اطراف جذب شده ، فاصله زیادی را از منبع خود نمی‌پیمایند و این نتیجه برای تبدیل کردن آن به یک محفظه سنگی زباله‌های هسته‌ای دلگرم کننده است.

سنگهای که تاکنون برای دفن زباله های هسته‌ای مورد نظر بوده‌اند

ابتدا لایه نمک و گنبدهای نمکی مورد توجه قرار گرفت، زیرا وجود آنها نشان دهنده این است که آب فراوانی وجود نداشه است تا آنها را حل کند

آیا دوست دارید در آشپزخانه خودتان یک کوه آتشفشان کوچولو درست کنید؟ نترسید، این یک کوه آتشفشان واقعی نیست. این آزمایش به نسبت بی‌خطر است و گازهای تولید شده نیز کم و بیش غیرسمی هستند و فقط سی دقیقه طول می‌کشد.
نخست مخروط آتش فشان را بسازیم. 6 فنجان آرد ، 2فنجان نمک4 ، قاشق سوپخوری روغن غذا خوری و 2 فنجان آب را مخلوط کنید. مخلوط بدست آمده باید یکنواخت و محکم باشد (در صورت نیاز می‌توانید آب بیشتری اضافه کنید). بطری پلاستیکی را در ظرف مورد نظر به‌طور ایستاده قرار دهید و خمیر تهیه شده را در اطراف آن به شکل یک کوه آتشفشان فرم دهید. البته توجه داشته باشید که آن را به طور کامل نپوشانید، قسمت دهانه آن را برای اضافه کردن بقیه مواد خالی نگه دارید. قسمت بیشتر بطری را با آب گرم پر کنید و مقدار کمی از رنگ قرمز غذارا به آن اضافه کنید. شش قطره پودر لباسشویی به محتویات بطری اضافه کنید. دو قاشق سوپخوری جوش شیرین به بطری اضافه کنید. به آرامی سرکه را به بطری اضافه کنید. مراقب باشید زمان فوران کوه آتش فشان رسیده است.
گدازه‌هایی با رنگ قرمز ملایم در نتیجه واکنش بین جوش شیرین و سرکه تولید خواهد شد. در این واکنش مانند آتشفشان حقیقی ، دی‌اکسید کربن هم تولید خواهد شد. بدلیل تولید گاز کربن دی‌اکسید در بطری پلاستیکی فشاری ایجاد می‌شودو (به‌علت حضور پودر لباسشویی ) حبابهایی از آتشفشان خارج خواهد شد که چهره زیبایی به آزمایش می‌دهد. اگر چند قطره رنگ زرد هم به آن اضافه کنید، گدازه‌های خارج شده رنگ زیباتر و طبیعی‌تری پیدا خواهند کرد.