ارشد صنايع شيمياي

رشته صنایع شیمیایی یا مهندسی شیمی ؟

اکثر بچه های رشته
صنایع شیمیایی در مقطع دیپلم و یا حتی کاردانی هنوز به خوبی با رشته خود
آشنا نیستند و وظیفه و ماموریت آن را نمی دانند . خیلی از بچه ها هم به
صورت شانسی وارد این رشته می شوند در
حالی که اگر با رشته تحصیلی خود به خوبی آشنا باشند انگیزه بیشتری برای
ادامه تحصیل دارند و یا حداقل از حوزه کاری خود در آینده شغلی شان با خبر
می شوند و می توانند بهتر برنامه ریزی کنند .

کسانی هستند که بعد از
چندین سال تحصیل در این رشته وقتی وارد بازار کار می شوند با مشکلات زیادی
روبرو می شوند که فقط ناشی از عدم شناخت حوزه کاری شان از ابتدای تحصیل
بوده

در یک جمله کوتاه می توان گفت که رشته صنایع شیمیایی در واقع همان رشته مهندسی شیمی است

چون از نظر تئوری ودروس دانشگاهی که در سرفصل این دو رشته قرار دارد تفاوت های بسیار جزئی وجود دارد .

بنابر این برای آشنایی هنرجویان و دانشجویان رشته صنایع شیمیایی متن زیر را که خلاصه ای از چند سایت معتبر شیمی است را قرار می دهم .

برای تحقیق بیشتر می توانید به سایت دانشگاه تهران یا دانشگاه فردوسی مشهد مراجعه کنید.

مهندسی شیمی :

 مهندسی شیمی علم کاربرد ریاضیات، شیمی، فیزیک و اقتصاد در فرآیند تبدیل مواد خام به مواد باارزش‌تر یا سودمندتر است. مهندسی شیمی را می‌توان بطور کلی علم استفاده از موازنه جرم، موازنه انرژی و موازنه اندازه حرکت برای طراحی و کنترل واحدهای فرآیندی شیمیایی از قبیل واحد‌های یک پالایشگاه پتروشیمی، صنایع چوب و کاغذ و غیره در نظر گرفت.

مهندسی شیمی عمدتاً در طراحی و نگهداری فرآیندهای شیمیایی برای تولید انبوه به کار می‌رود. به این بخش از مهندسی شیمی، مهندسی فرآیند گفته می‌شود.

فرآیندهای مجزایی که توسط یک مهندس شیمی به کار گرفته می‌شوند (مانند تقطیر، استخراج و…)، عملیات واحد نام داشته و شامل واکنش شیمیایی، عملیات انتقال جرم، انتقال حرارت و انتقال اندازه حرکت هستند. این فرآیندها برای سنتز شیمیایی یا جداسازی شیمیایی با هم ترکیب می‌شوند.

سه قانون فیزیکی اساسی در مهندسی شیمی، اصل بقای جرم، اصل بقای انرژی و اصل بقای اندازه حرکت
هستند. انتقال ماده و انرژی در یک فرآیند شیمیایی با استفاده از موازنه
جرم و انرژی برای کل واحد، عملیات واحد یا بخشی از آن ارزیابی می‌شود.
مهندسین شیمی اصول ترمودینامیک، سینتیک واکنش و پدیده‌های انتقال را به کار می‌گیرند.

 مهندسی
شیمی نوین، گستره‌ای فراتر از مهندسی فرآیند را در بر می‌گیرد. هدف اصلی
مهندسی شیمی استفاده از دانش شیمی در خلق مواد و محصولات بهتر برای دنیای
امروز است. امروزه مهندسین شیمی علاوه بر فرآیندهای تولید مواد اولیه پایه،
بلکه در تو سعه و تولید محصولات باارزش و متنوع شرکت دارند. این محصولات
شامل مواد ویژه و کارآمد برای صنایعی همچون هوافضا، خودروسازی، پزشکی، صنایع الکترونیک، کاربردهای محیط زیست و صنایع نظامی است. به عنوان مثال‌هایی از این محصولات می‌توان به الیاف، منسوجات و چسب‌های بسیار قوی، مواد زیست‌سازگار و داروهای جدید اشاره کرد. امروزه مهندسی شیمی ارتباطی تنگاتنگ با علوم زیست‌شناسی، مهندسی پزشکی و اغلب شاخه‌های مهندسی دارد.

تاریخچه مهندسی شیمی :

اوّلین درس در زمینه مهندسی شیمی نخستین بار توسط پروفسور «نورتون» در سال ۱۸۸۱ در دانشگاه MIT
و در دانشکده مکانیک تدریس شد. نورتون شیمی صنعتی تدریس می‌کرد. در آن
زمان صنایع شیمیایی رو به توسعه گذاشته بودند و لازم بود ساخت و بهره
برداری از فرآیندهای شیمیایی توسّط افراد متخصّص صورت گیرد

 

این موضوع باعث شد که
تا مدّتی برای طرّاحی واحدهای شیمیایی از شیمیدانان و مهندسان مکانیک به
صورت مشترک استفاده شود. امّا برای هماهنگ کردن کار این دو گروه، به افرادی
نیاز بود که هم از فرآیندهای شیمیایی و هم از طرّاحی صنعتی مطّلع باشند و
هم تجربه‌های آزمایشگاهی لازم را داشته باشند. از این رو رشته‌ای جدید در
دانشگاه‌ها با نام «شیمی صنعتی» یا «صنایع شیمیایی» به وجود آمد. با توسعه
تدریجی صنایع شیمیایی، نیاز به چنین متخصّصانی که هم در زمینه طرّاحی صنعتی
و هم در زمینه فرآیندهای شیمیایی تخصص داشتند، بیشتر احساس شد. به این
ترتیب، دوره‌هایی با نام «مهندسی شیمی مدرن» در دانشگاه‌ها پایه گذاری
شدند. توسعه صنایع شیمیایی باعث شد که دانشگاه‌ها اقدام به تأسیس دانشکده
مهندسی شیمی به صورت مجزّا کرده و آن را جدا از رشته‌های شیمی و مکانیک
تدریس کنند.

مهندسی شیمی در ایران :

مهندسی شیمی در ایران نخستین بار در «مدرسه صنعتی ایران و آلمان» تدریس شد. این مرکز آموزشی که پس از جنگ جهانی اول
به عنوان غرامت جنگی به ایران واگذار شده بود، در هر کدام از رشته‌های
مهندسی شیمی، برق و ماشین حدود بیست دانشجو می‌پذیرفت. دانش آموختگان مدرسه
صنعتی ایران پس از یک دوره تحصیلی دو ساله «مهندس شیمی» نامیده می‌شدند.
امّا در برنامه درسی آنها دروسی چون «شیمی تجزیه» و آزمایشگاه وجود داشت که
دروس مربوط به رشته شیمی است. در سال ۱۳۱۳ «دانشگاه تهران» تأسیس شد و
رشته مهندسی شیمی یکی از رشته‌های ارائه شده در دانشکده فنّی بود. در این
میان، رقابت‌های ناسالم میان دانش آموختگان دانشکده فنّی و مدرسه صنعتی
موجب شد تا مدرسه عالی صنعتی منحل شود. در سال ۱۳۳۶ «دانشگاه صنعتی امیرکبیر»
(پلی تکنیک تهران) تأسیس شد و در رشته مهندسی شیمی و برای یک دوره چهار
ساله به پذیرش دانشجو اقدام کرد. امّا برنامه درسی آن زمان دانشگاه تهران و
پلی تکنیک هنوز با برنامه واقعی مهندسی شیمی تفاوت بسیار داشت. درس‌هایی
مانند «انتقال حرارت»، «انتقال جرم» و «طراحی رآکتور» در سرفصل دروس
گنجانده نشده بودند و از تنها درس‌های ویژه مهندسی شیمی «تقطیر»، «جذب» و
«ترمودینامیک» را می‌توان نام برد. پس ازاین دو دانشگاه، «دانشگاه شیراز» و
پس از آن در سال ۱۳۴۵ «دانشگاه صنعتی شریف»
این رشته را راه اندازی کردند که برنامه درسی آنها تفاوت چندانی با برنامه
درسی که امروز در رشته مهندسی شیمی ارائه می‌شود نداشت. در سال‌های بعد،
دوره کارشناسی ارشد و در برخی دانشگاه‌ها دوره دکتری مهندسی شیمی نیز راه
اندازی شد.

گرایش‌های مهندسی شیمی

• مهندسی صنایع پتروشیمی

• مهندسی صنایع گاز

• مهندسی صنایع پلیمر

• مهندسی صنایع غذایی

• مهندسی پالایش

• مهندسی صنایع شیمیایی معدنی

• مهندسی طراحی فرآیندهای صنایع نفت

• مهندسی بیوتکنولوژی

دروس مهندسی شیمی در ایران:

بر اساس مصوّبات شورای عالی انقلاب فرهنگی،
علاوه بر دروس عمومی و علوم پایه که دانشجویان فنّی مهندسی موظف به
گذراندن آن هستند، سایر دروس این رشته به دو دسته «اصلی» و «تخصّصی» تقسیم
می‌شوند. دروس اصلی آن دسته از دروس هستند که تمامی دانشجویان مهندسی شیمی
با هر گرایشی آنها را می‌گذرانند و دروس تخصصی به دروسی اطلاق می‌شود که با
توجه به گرایش، دانشجو موظف به گذراندن آنها است.

دروس اصلی

• موازنه انرژی و مواد
• مکانیک سیّالات
• انتقال حرارت
• انتقال جرم
• طرّاحی رآکتورهای شیمیایی
• کنترل فرآیند
• کاربرد ریاضیات در مهندسی شیمی
• ترمودینامیک
• عملیّات واحد

دروس تخصّصی بسته به گرایش متفاوت است.

 

---

اصول فرمول نویسی مواد شیمیایی

در زمانی که درس شیمی
تجزیه را برای دانش آموزان سال سوم تدریس می کردم در همان فصل های اول و
دوم که مربوط به مفاهیم مقدماتی تجزیه و مفاهیم پایه محلولهاست متوجه شدم
که برخی دانش آموزان مبحث یونیزاسیون را علاوه بر سادگی آن متوجه نمیشوند ،
مثلا وقتی دانش آموزان با یک واکنش ساده مانند CuSO4=== Cu2+ + SO42روبرو می شدند سوال های فراوانی می پرسیدند که این اعداد +2 و -2 از کجا می آید ؟

یا در همان فصل اول
شیمی تجزیه در مبحث گراویمتری برای حل مسائل دانش آموزان باید نام و ظرفیت
کاتیونها و آنیونها را بلد باشند تا بتوانند مسائل را به خوبی درک کنند.با
بررسی بیشتراین مسئله به این نتیجه رسیدم که این دسته از دانش آموزان مبحث
بسیار مهم فرمول نویسی مواد معدنی را که دردرس شیمی عمومی سال دوم قرار
دارد و از مهم ترین مباحث درس شیمی می باشد را به خوبی یاد نگرفته اند و به
این ترتیب نام و فرمول بسیاری ازترکیبات شیمیایی برای آنها غریب و گیج
کننده است.و در سایرمباحث و درسها دچار مشکل می شوند.مخصوصا درس شیمی
تجزیه.بنابراین تصمیم گرفتم زمانی که شیمی عمومی تدریس می کنم بر مبحث
فرمول نویسی تاکید ویژه ای داشته باشم تا اکثر دانش آموزان کلاس قواعد
مربوط به نام گذاری را به خوبی یاد بگیرند.برای راحتی کار دانش آموزان و
برای افزایش اطلاعات عمومی بیشتر آنها جزوه ای با نام اصول فرمول نویسی و
نام گذاری مواد شیمیایی تهیه کردم و در اختیار آنها قرار دادم که به نظرم
تاثیر زیادی در یاد گیری و علاقه مندی آنها داشت.و در کل برای دانش آموزان
رشته صنایع شیمیایی بسیار مفید می باشد.فایل world جزوه را داشتم و حالا آن
را روی وبلاگ قرار می دهم تا به درد هرکس که خورد از آن استفاده کند.

نکته : دانش
آموزان رشته صنایع شیمیایی در مقطع دیپلم لازم به حفظ کردن همه مطالب این
جزوه نیستند و بهتر است از آن یک نسخه پرینت تهیه کنند و با مشورت معلم درس
شیمی عمومی از هر قسمت که مفید بود استفاده کنند چون برخی از جدولها و نام
برخی از یونها را به عنوان اطلاعات اضافی و اطلاعات عمومی نوشته ام.

 

 

اصول فرمول نویسی ونام گذاری موادشیمیایی

تعاریف مقدماتی:

-نمادشیمیایی عناصر:

اتم هرعنصررابایک
علامت که به ان نمادشیمیایی می گویندنمایش میدهند.برای اینکه نوع اتم عناصر
مشخص شودمعمولایک یادوحرف اول نام عنصر مورد نظر به کار می برند که همیشه
برای حرف اول از حروف بزرگ استفاده می شود و اگر نماد شیمیایی عنصری دو
حرفی بود حرف دوم از حروف کوچک استفاده می شود. ما در طبیعت 110 عنصر داریم
که هر کدام را با یک نماد شیمیایی نشان می دهیم و این عناصر را در جدول
تناوبی طبقه بندی می کنیم.

نماد شیمیایی	نام عنصر به لاتین	نام عنصر به فارسی
C	Carbon	کربن
Ca	Calcium	کلسیم
H	Hydrogen	هیدروژن
He	Helium	هلیم
N	Nitrogen	نیتروژن
Na	Sodium	سدیم

 

ظرفیت عناصر:

هر عنصر در آخرین لایه
مدارات الکترونی ظرفیت پذیرش حداکثر 8 الکترون را دارد و برای رسیدن به
حالت پایدارباید به این آرایش 8 تایی برسد .

بنابراین به تعداد
الکترونهایی که یک اتم برای رسیدن به آرایش پایدار به دست می آورد و یا از
دست می دهد و یا به اشتراک می گذارد ، ظرفیت آن عنصر می گویند .

ترکیب شیمیایی:

هر گاه اتم عناصر با هم واکنش دهند ماده ی جدیدی حاصل می شود که آن را ترکیب می نامیم.

فرمول شیمیایی:

ترکیبات شیمیایی از
تعداد و نوع مشخصی از اتم ها ساخته شده اند برای بیان اینکه یک ترکیب از چه
نوع عناصر و چه تعدادی از این عناصر ساخته شده از فرمول شیمیایی استفاده
می کنیم.

یون:

هرگاه اتم ها که خنثی
هستند تعدادی از الکترونهای خود را از دست بدهند و یا تعدادی الکترون بدست
آورند به یو ن تبدیل می شوند که دو نوع یون به نامهای آنیون و کاتیون
داریم. اتم فلزها با از دست دادن الکترون خود به کاتیون و اتم نافلزها با
کسب الکترون به آنیون تبدیل می شوند.

یک یون نیز می تواند
به صورت چند اتمی باشد معمولا یونهای چند اتمی از تفکیک (یونیزه شدن)
نمکهای خود به وجود می آیند مثلا از تفکیک نمک لیتیم نیترات (LiNo3)   یک کاتیون لیتیم(Li+) و یک آنیون نیترات(No3-) به دست می آید و یا از تفکیک نمک کلسیم سولفات (CaSo4) یک کاتیون کلسیم(Ca2+)) و  یک آنیون (So42-) بدست می آید.

ظرفیت یون ها:

همان طور که در بالا مشاهده می کنید آنیون No3- یک بار منفی و آنیون سولفات So42- دو بار منفی دارد و یا کاتیون Li+ یک بار مثبت و کاتیون Ca2+
دو بار مثبت دارد پس یونها نیز به تعداد مشخصی می توانند با سایر اتم ها و
یونها تشکیل پیوند دهند که به تعداد بار آنها (+ یا -) که میتواند به همان
تعداد تشکیل پیوند دهد ظرفیت یونی (ظرفیت آنیون یا ظرفیت کاتیون) می
گویند.

نکته:

گفتنی است که گاهی یک
انیون ویایک کاتیون دارای چندظرفیت مختلف است که در هنگام نوشتن فرمول ان
مشخص میشود (ویاظرفیت آن  دارای نام جداگانه ای است).

مثال:کاتیون Cu+ و کاتیون Cu2+ و یا کاتیون Fe2+ و Fe3+ یا آنیون O2-(اکسید) و آنیون O22- (پر اکسید)

 

اصول کار فرمول نویسی ونام گذاری:

برای اینکه ما نام گذاری و فرمول نویسی مواد شیمیایی را بلد باشیم باید اطلاعات زیر را بدانیم:

بند اول  : نام،فرمول و ظرفیت یا ظرفیت های عناصر اصلی و برخی از عناصر مهم فلزات واسطه را حفظ باشیم.

بند دوم  :نام، فرمول،ظرفیت آنیونها و کانیون های معروف را حفظ باشیم.

بند سوم : اصول و قواعد نامگذاری مواد شیمیایی را  بلد باشیم.

در مورد بند اول این اطلاعات را در جدول تناوبی می توانید بدست آورید.

 

جدول نام، فرمول و ظرفیت کاتیون های معروف:

کاتیون های چهار ظرفیتی	کاتیون های سه ظرفیتی	کاتیونهای دو ظرفیتی	کاتیون های یک ظرفیتی
فرمول	نام	فرمول	نام	فرمول	نام	فرمول	نام
Sn4+ Pb4+	قلع IV سرب IV	B3+ Al3+ Ga3+ Cr3+ Fe3+ Co3+	بور آلومینیوم گالیم کروم(III) آهن(III) کبالت(III)	Be2+ Mg2+ Ca2+ Sr2+ Ba2+ Zn2+ Cu2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ Co2+ Mn2+ Hg2+	برلیم منیزیم کلسیم استرونسیم باریم روی مس(II) آهن(II) قلع(II) سرب(II) کبالت(II) منگز(II) جیوه(II)	Li+ Na+ K+ +Rb Cs+ Cu+ Ag+ NH4+ Hg+	لیتیم سدیم پتاسیم روبیدیم سزیم مس(I) نقره آمونیم جیوه(I)

 

جدول ظرفیت عناصربراساس گروه های جدول تناوبی:

 

 

جدول نام، فرمول و ظرفیت آنیون های معروف:

آنیون های سه ظرفیتی	آنیون های دو ظرفیتی	آنیون های یک ظرفیتی
فرمول	نام	فرمول	نام	فرمول	نام
N3-	نیترید	O2-	اکسید	H-	هیدرید
P3-	فسفید	S2-	سولفید	F-	فلوئورید
Po33-	فسفیت	O22-	پراکسید	Ci-	کلرید
Po43-	فسفات	So32-	سولفیت	Br-	برومید
AsO33-	آرسینیت	So42-	سولفات	I-	ید ید
AsO43-	آرسینات	Co32-	کربنات	OH-	هیدروکسید
		Mno42-	منگنات	HS-	هیدروژن سولفید
		Cro42-	کرومات	HSO3-	هیدروژن سولفیت
		Cr2O72-	دی کرومات	HSO4-	هیدروژن سولفات
		Hpo42-	هیدروژن فسفات	HCO3-	هیدروژن کربنات
		So22-	سولفوکسیلات	H2PO3-	دی هیدروژن فسفیت
		S2O32-	تیوسولفات	H2PO4-	دی هیدروژن فسفات
		S2O52-	پیرو سولفیت	NO3-	نیترات
		S2O72-	پیرو سولفات	NO2-	نیتریت
		Sio32-	سیلیکات	ClO-	هیپوکلریت
		HPo32-	فسفیت	ClO2-	کلریت
		C2O42-	اکسالات	ClO3-	کلرات
		S2O82-	پراکسی دی سولفات	ClO4-	پرکلرات
				O2-	سوپراکسید
				MnO4-	پرمنگنات
				CN-	سیانید
				CNO-	سیانات
				SCN-	تیوسیانات

 

جدول طبقه بندی آنیونها براساس بنیانهای اسیدی:

نام بنیان ها	فرمول بنیان ها	فرمول اسید	نام اسید	ردیف
هیدروژن سولفوکسیلات سولفوکسیلات	HSO2- SO2-	H2SO2	سولفوکسیلیک	1
هیدروژن سولفیت سولفیت	HSO3- SO3-	H2SO3	سولفورواسید	2
هیدروژن سولفات سولفات	HSO4- SO42-	H2SO4	سولفوریک اسید	3
هیدروژن تیوسولفات تیوسولفات	HS2O3- S2O32-	H2S2O3	تیوسولفوریک اسید	4
هیدروژن پیروسولفیت پیروسولفیت	HS2O5- S2O52-	H2S2O5	پیروسولفوریک اسید	5
هیدروژن پیروسولفات پیروسولفات	HS2O7- S2O72	H2S2O7	پیروسولفات اسید	6
متافسفات	PO3-	HPO3	متافسفریک اسید	7
هیپوفسفیت	H2PO2-	H3PO2	هیپوفسفرواسید	8
دی هیدروژن فسفیت هیدروژن فسفیت فسفیت	H2PO3- HPO32- PO33-	H3PO3	فسفرواسید	9
دی هیدروژن فسفات هیدروزن فسفات فسفات	H2PO4- HPO42- PO43-	H3PO4	فسفریک اسید	10
نیترات	NO3-	HNO3	نیتریک اسید	11
نیتریت	NO2-	HNO2	نیترواسید	12
هیدروژن کربنات کربنات	HCO3- CO32-	H2CO3	کربنیک اسید	13
فلوئورید	F-	HF(aq)	هیدروفلوئوریک اسید	14
کلرید	Cl-	HCl(aq)	هیدروکلریک اسید	15
برمید	Br-	HBr(aq)	هیدروبرمیک اسید	16
یدید	I-	HI(aq)	هیدرویدیک اسید	17
هیپوکلورو	ClO-	HClO	هیپوکلرواسید	18
کلریت	ClO2-	<