پتانسيل تشخيص سرطان بوسيله نانوميله‌هاي طلا
بر اساس يافته‌هاي محققان موسسه فناوري جورجيا، مولکولهاي مشابه نانوميله‌ها بر روي سلولهاي سرطاني، طيف راماني مي‌دهند که بواسطه همترازي ناهمسانگرد شديداً تقويت شده، تيز و قطبي هستند. اين مشاهدات مي‌توانند به عنوان علائم تشخيصي براي سلولهاي سرطاني بکار روند و روش نويد بخشي براي تشخيص سرطان در آينده نزديک به حساب مي‌آيند.

پتانسيل کاربردي فناوري نانو در صنايع غذايي
فناوري‌نانو با دستکاري مولکولهاي زيستي به منظور ايجاد عملکردي متفاوت از ماهيت طبيعي آنها، در حال پيدا کردن کاربردهاي بالقوه در صنايع غذايي و گشودن حوزه جديدي از تحقيقات در اين زمينه است. بدين ترتيب به نظر مي‌رسد محدوديتي براي فناوري‌هاي تهيه مواد غذايي وجود نخواهد داشت و فناوري نانو تمامي ابزارهاي جديد براي اين صنعت را فراهم خواهد کرد.
مواد غذايي هنگامي با عنوان نانوغذا خوانده مي‌شوندکه از نانوذرات يا فنون و ابزارهاي فناوري نانو در يکي از مراحل کاشت، برداشت، فرآوري يا بسته‌بندي مواد غذايي استفاده شود. البته اين بدان معني نيست که مستقيماً يا بطور خودکار توسط نانوماشينها توليد يا اصلاح شده باشند. ولي تحقيقات اخير با بکار گرفتن مفاهيم جديد و راهکارهاي مهندسي در جهت استفاده از ترکيبات زيست فعال و ريزمغذي‌ها، پتانسيل کاربردي بالاي فناوري نانو را براي مواد غذايي اساسي نشان مي‌دهد.
نانومواد در مقايسه با عوامل کپسوله‌کننده قديمي از راندمان کپسوله‌کردن و رهاسازي بهتري براي عناصر غذايي فعال برخوردارند و توسعه نانوامولسيون، ليپوزومها و کمپلکسهاي زيست پليمري منجر به اصلاح خواصي نظير محافظت از ترکيبات زيست فعال، سيستم رهاسازي کنترل شده و تغيير طعم نامطلوب غذا مي‌شوند. فناوري نانو همچنين قادر است فرآيندهاي غذايي را که در آنها از آنزيم براي تزريق مواد مغذي استفاده مي‌شود اصلاح کند. به عناون مثال، آنزيمها معمولاً براي هيدروليز ترکيبات با ارزش غذايي به مواد غذايي افزوده مي‌شوند و از اين‌رو دسترسي به مواد مغذي ضروري نظير مواد معدني و ويتيامينها را افزايش مي‌دهند. از نانومواد با فعاليت بالا و طول عمر زياد و مقرون به صرفه جهت فراهم کردن سيستمهاي آنزيم- پايه که بواسطه نسبت بالاي سطح به حجم در مقايسه با نمونه‌هاي معمولي برتري دارند استفاده مي‌شود.

اختراع جديد فناوري نانو در زمينه استفاده از ويتامين E براي تهيه محصولات آرايشي
ويتامين E مدتهاي مديدي بعنوان ماده‌اي جوان کننده در ترکيب محصولات پوستي با خاصيت ضدپيري بکار رفته است. اين ويتامين براي خنثي سازي ‌‌راديکالهاي آزاد، جلوگيري از اثرات مخرب اشعه UV و کنترل التهابها و حتي ترميم زخمها در ترکيب بسياري از محصولات پوستي بکار مي‌رود. ويتامين E از جمله ترکيباتي است که تاکنون امکان استفاده راحت از آن در ترکيب محصولات آرايشي ممکن نبوده است. اما مسئله مهم در استفاده از اين ترکيب عدم حلاليت آن در آب است لذا بايستي اين ماده را در فرمولاسيونهاي چرب بکار برد که هم استعمال پوستي آنها مشکل است و هم بخاطر محدوديت استفاده از اين ويتامين در فرمولاسيونهاي چرب، کارايي آن کم مي‌شود. اخيرا گروهي از محققان دانشگاه سلطنتي فاشيون ادعا کرده‌اند که با کمک فناوري نانو امکان تهيه فرمولاسيونهاي ضدپيري حاوي ويتامين E با کارايي بيشتر فراهم شده است. کوچک سازي اندازه ذرات در اين روش باعث شده است تا نفوذ آنها به مناطق عمقي‌تر پوست فراهم شود. بزودي به کمک فناوري نانوامکان تهيه فرمولاسيونهاي پوستي بسيار موثرتر از ويتامين E و حتي ساير ترکيبات مفيد فراهم خواهد شد.

بهبود داروها به کمک نانوذرات
محققان دانشگاه North Western آمريکا، نوعي تست مبتني بر نانوذرات ابداع کرده‌اند که مي‌توان با آن قدرت اتصال، اتصال دهنده‌هاي سه جزئي DNA را تشخيص داد. اين تکنيک مي‌تواند به روش‌هايي کارآمد براي توسعه داروهاي بيمارهاي ژنتيکي منجر شود.
Chad Mirkin از دانشگاه North Western مي‌گويد: شرکت‌هاي داروسازي مختلف توجه خود را براي درمان بيماري‌هاي ژنتيکي به DNA معطوف کرده‌اند و سعي مي‌کنند تا DNA مولکول‌هاي کوچکي را که به طور انتخابي به DNA متصل مي‌شوند و ژن مربوط به يک بيماري خاص را فعال يا غير فعال مي‌کنند، شناسايي کنند.
DNA معمولاً داراي يک ساختار دوتايي است که در آن يک جفت رشته DNA به يکديگر متصل شده و يک مارپيچ دوتايي را تشکيل مي‌دهند. ولي گاهي اوقات 3 رشته به يکديگر متصل مي‌شوند. اين DNA سه جزئي که با عنوان DNA ي مارپيچ سه‌تايي هم شناخته مي‌شود، فقط در حضور يک مولکول کوچک اتصال دهنده تشکيل مي‌شود.
براي آزمايش اينکه آيا يک مولکول مشخص مي‌تواند به عنوان اتصال دهنده سه جزئي عمل کند يا خير، آنرا به محلول حاوي دو نوع رشته DNA با عامل هاي نانوذرات طلا به قطر 13 نانومتر، همچنين رشته‌هاي آزاد DNA که مکمل يکي از دونوع ديگر هستند مي‌افزايند. اگر مولکول مورد آزمايش به عنوان يک اتصال دهنده سه جزئي عمل نکند، رشته‌هاي DNA مکمل با يکي از رشته‌هاي عامل‌دار DNA تشکيل يک مارپيچ دو تايي داده و رشته ديگر به طور آزاد باقي مي‌ماند. اما اگر يک مولکول اتصال دهنده سه جزئي به محلول اضافه شود، سه نوع DNA ي مختلف، يک ساختار سه جزئي پايدار تشکيل مي‌دهند. در نتيجه نانوذرات طلا به يکديگر متصل شده و تشديد پلاسمون آنها به سمت قرمز جابجا مي‌شود اين امر سبب تغير رنگ قرمز به آبي مي‌شود که به آساني قابل تشخيص است.
فرآيند مذکور با گرم کردن محلول قابل برگشت است. گرما سبب شکستن ساختار سه جزئي مي‌شود و دمايي که در آن تخريب ساختار سه جزئي و تغيير رنگ به قرمز اتفاق مي‌افتد، نشان دهنده استحکام پيوند اتصال دهنده سه جزئي به DNA است. هر چه دماي مورد نياز براي تخريب اين ساختار بيشتر باشد، اتصالات فوق قوي‌تر هستند.
Mirkin و همکارانش اين فرآيند را با استفاده از عامل‌هاي اتصال دهنده بنزو [e] پيريدوايندول (BePI) وکورالين (CORA) نشان دادند. اتصال‌دهنده قوي‌تر BePI براي شکستن ساختار سه جزئي به گرماي بيشتري نسبت به اتصال ضعيف‌تر CORA نياز داشت. انجام مطالعات مطالعات کامل بر روي هر اتصال دهنده يا مولکول کوچک امکان پذير نيست ولي اين روش به محققين اجازه مي‌دهد که انواع مولکول‌هاي اتصال‌دهنده سه‌تايي را براي يک رشته مخصوص DNA شناسايي کنند. بيشتر بيماري‌ها داراي يک رمز ژنتيکي منحصر به فرد هستند که با دست‌کاري ژن‌ها با اتصال‌دهنده‌هاي سه‌تايي مناسب مي‌توان راه درمان جديدي ابداع کرد.
اين محققان نتايج کار خود را در مجله Journal Of American Chemical Society به چاپ رسانده‌اند.

مواد رادیواكتیو به موادی گفته می‌شود كه بدون اینكه به وسیله نور یا بمباران الكترونی تحریك شوند از خود نور ساطع می‌كنند . هسته‌های ناپایدار رادیواكتیو خود به خود دچار تغییراتی می‌شوند كه در اثر آن تغییرات ، تركیبات هسته‌ای پایدارتر به‌وجود می‌آیند .بعضی از هسته‌های ناپایدار به طور طبیعی وجود دارند و بعضی دیگر ساخته دست انسانند . مواد رادیواكتیو سه نوع پرتو با ذرات پر انرژی از خود ساطع می‌كنند ، پرتوهای آلفا ، بتا و گاما. این سه نوع پرتو از نظر بار ، جرم ، انرژی و قدرت نفوذ در اجسام مختلف با هم فرق دارند. پرتوهای آلفا دارای ذرات باردار مثبت ، پرتو بتا حامل ذرات باردار منفی و پرتو گاما متشكل از ذرات بدون بار هستند. مواد رادیواكتیو به دلیل ناپایداری كه دارند با تابش این پرتوها به هسته‌های پایداری تبدیل می‌شوند. در واكنشهای هسته‌ای ، انرژی فوق‌العاده زیادی ( در مقایسه با واكنشهای شیمیایی ) ردوبدل می‌شود. از جمله واكنشهای هسته‌ای ، شكافت هسته‌ای و هم‌جوشی هسته‌ای را می‌توان نام برد. در شكافت هسته‌ای یك هسته رادیواكتیو ناپایدار به دو هسته پایدار و مقدار بسیار زیادی انرژی تبدیل می‌شود. صنعتی شدن و زیاد شدن مصرف روزافزون انرژی بخصوص در كشورهای صنعتی ، آنها را به این فكر انداخت كه به جای استفاده از انرژی گران شیمیایی ، از انرژی بسیار بیشتر و مقرون به صرفه‌تر هسته‌ای استفاده كنند . متاسفانه اولین استفاده از انرژی هسته‌ای ، ساخت بمب اتم توسط ایالت متحده آمریكا در جنگ جهانی دوم بود . بمب اتمی كه شهر هیروشیما را ویران كرد از اورانیم 235 ساخته شده بود .بمب دیگر كه سه روز بعد شهر ناكازاكی را ویران نمود ، از پولونیم 239 ساخته شده بود. علاوه بر بمباران شهرها و ویرانی ، یك مسئله فرعی ، ریزشهای رادیواكتیو از آزمایشهای بمب هسته‌ای است. در انفجار بمب هسته‌ای ، مقدار قابل توجهی محصولات شكافت رادیواكتیو پراكنده می‌شوند . این مواد به وسیله وزش باد از یك بخش جهان به نقاط دیگر آن منتقل می‌شوند و به وسیله برف و باران از جو فرو می‌ریزند . بعضی از مواد رادیواكتیو طول‌عمر زیادی دارند ؛ آنها به وسیله مواد غذایی روینده جذب ، و به وسیله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌’ انسانها و حیوانات خورده می‌شوند . معلوم شده است كه این گونه مواد رادیواكتیو آثار ژنتیكی و همچنین آثار جسمانی زیان‌آوری دارند . جهت دیگری كه استفاده از توان هسته‌ای به مقیاس وسیعی به طرف آن سوق یافته ، تولید انرژی الكتریكی از انرژی رها شده در عمل شكافت است . تقریبا در تمام سیستمهای تولید توان هسته‌ای موجود ، راكتور منبع گرما برای به كار انداختن توربینهای بخار است ؛ این توربینها مولدهای الكتریكی را درست به همان گونه به حركت در می‌آورند كه توانگاههای نفت سوز یا زغال سوخت عمل می‌كنند . در یك توانگاه هسته‌ای معمولی ماده’ شكافت‌پذیر به جای زغال سنگ یا نفت به كار می‌رود و بنابراین یك منبع جدید انرژی به صورت الكتریسیته فراهم می‌گردد. بمبهای هسته‌ای نمونه‌ای از انجام واكنشهای شكافت هسته‌ای هستند كه در آن یك نوترون سرگردان به یك عنصر رادیواكتیو تابانده شده و آن عنصر با تاباندن نوترونهای دیگر به عنصر رادیواكتیو دیگر و پاره‌های شكافت و انرژی بسیار زیاد تبدیل می‌شود. هنگامی كه می‌خواهند از این انرژی آزاد شده در نیروگاهها استفاده كنند، این انرژی آزاد شده را كنترل می‌كنند و مواد متعادل كننده‌ای به عنصر رادیواكتیو می‌افزایند كه نوترونها یكی یكی آزاد شده و انرژی كم‌كم آزاد شود. اما در بمبهای هسته‌ای تمام نوترونها با هم آزاد می‌شوند و انرژی بسیار زیادی ناگهان آزاد می‌شود. و اما بمبهای ئیدروژنی، نمونه‌ای از انجام واكنشهای همجوشی هستند. در این فرآیند، از طریق بمباران مواد سبك مناسبی كه به عنوان هدف قرار می‌گیرند، با مثلاْْ دوترونهایی پرانرژی كه از یك شتابدهنده‌ی ذره‌ای پرتاب می‌شوند، هسته‌هایی تولید می‌شوند كه هم از هسته‌های پرتابه‌ها و هم از هسته‌هایی كه هدف قرار گرفته‌اند، سنگین‌ترند. البته در این واكنشها تعدادی ذرات اضافی و مقدار زیادی انرژی نیز آزاد می‌گردد. همجوشی دو ایزوتوپ هیدروژن، دوتریم و تریتیم، امكان فراهم آمدن منابع بزرگی از انرژی را برای مثلاْْ توانگاههای الكتریكی به دست می‌دهد كه البته هنوز دانشمندان موفق به استفاده از آن در این توانگاهها نشده‌اند. همجوشی چهار پروتون و تبدیل آنها به هسته‌ی هلیم منبع اصلی انرژی خورشید است. آزاد شدن انرژی زیاد با فرآیند همجوشی بر روی زمین، تاكنون فقط به وسیله‌ی انفجارهای گرما هسته‌ای، از قبیل بمبهای هیدروژنی ممكن بوده است و هنوز دانشمندان نتوانسته‌اند این انرژی را به صورت مهار شده درآورده و استفاده نمایند. یك بمب هیدروژنی، مركب از مخلوطی از عناصر سبك با یك بمب شكافتی است. ذرات پرانرژی كه به وسیله‌ی واكنش شكافت ایجاد می‌شود، به عنوان آغازگر واكنش همجوشی به كار می‌آید. انفجار یك بمب شكافتی، دمایی در حدود 7^10 * 5 درجه كلوین تولید می‌كند كه برای ایجاد واكنش همجوشی كافی است. به دنبال آن واكنشهای همجوشی مقادیر عظیمی انرژی آزاد می‌كنند. انرژی آزاد شده‌ی كل بسیار بیشتر از آن خواهد بود كه از بمب شكافتی، به تنهایی، آزاد می‌شود. علاوه بر این، برای اندازه‌ی بمبهای شكافتی نوعی حد بالا وجود دارد كه در ماورای آن قدرت تخریبی این بمبها خیلی بیشتر نمی‌شود ( زیرا ماده‌ی شكافت پذیر اضافی آنها پیش از آنكه بتواند دچار شكافت شود، پراكنده می‌گردد)، اما برای اندازه‌ی سلاحهای هیدروژنی چنین حدی وجود ندارد و بنابراین قدرت تخریب آن محدودیت ندارد.

ادامه مطلب

شیمی معدنی ، شاخه بزرگی از علم شیمی است که 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 را که از جمله ترکیبات کربن نباشند، به استثنای اکسیدهای کربن و دی‌سولفید کربن دربرمی‌گیرد.

نگاه کلی

در شیمی معدنی در مورد گستره وسیعی از موضوعات از جمله : ساختمان اتمی ، 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 ( الکترولیز ، 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 ، به‌ناچار 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 بازآرایی مجدد 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. »

طبقه‌بندی 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:
  
  

1. گازهای اتمی (Kr , Ar) و یا گازهای مولکولی ()
   
   
2. جامدات مولکولی ()
   
   
3. مولکولها و یا جامدات شبکه‌ای گسترش یافته ( الماس ، گرافیت )
   
   
4. فلزات جامد (Co , W) و یا مایع (Hg , Ca)
   
   

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

1. ترکیبات یونی ساده ، مانند NaCl که در آب یا دیگر حلالهای قطبی محلول‌اند.
   
   
2. اکسیدهای یونی که در آب غیر محلول‌اند، مانند () و اکسیدهای مختلط همچون اسپنیل () ، سیلیکاتهای مختلف مانند و ...
   
   
3. دیگر هالیدهای دوتایی ، کاربیدها ، سولفیدها و مواد مشابه. چند مثال عبارتست از: BN , GaAs , SiC , AgCl.
   
   
4. ترکیباتی که دارای یونهای چند اتمی ( به‌اصطلاح کمپلکس ) می‌باشند، همچون .
   
   

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

1. ترکیبات دوتایی ساده همچون .
   
   
2. ترکیبات پیچیده فلزدار همچون .
   
   
3. ترکیبات آلی فلزی که مشخصا پیوندهای فلز به کربن دارند، مانند .
   
   

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

ساختمان XeF6 ، یک ماده معدنی

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 معمولا 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 چند وجهی‌های با نظم کمتر ، نظیر دو هرمی با قاعده مثلث ، منشور سه ضلعی و غیره و همچنین بر اساس شکلهای باز چند وجهی‌های 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. این امر دو دلیل عمده دارد:

• اولا ، برخلاف بیشتر مواد آلی ، پیوندها در ترکیبات معدنی غالبا تغییر ناپذیرند. در نتیجه رویدادهای متعدد شکسته شدن پیوند و تشکیل پیوند در واکنشهای معدنی در جریان است. در چنین شرایطی واکنش ، توانایی تولید محصولات گوناگونی را بدست می‌آورد.
  
  
• افزون بر این ، اغلب واکنشهای معدنی در شرایطی ویژه همچون به‌هم زدن شدید یک مخلوط ناهمگن در دما و فشار بالا انجام می‌گیرد که تعیین مکانیسم را غیر ممکن یا حداقل غیر عملی می‌سازد.
  
  به این دو دلیل ، اغلب بهتر است که واکنشهای معدنی را فقط بر اساس نتیجه کلی واکنش توصیف کنیم. این رهیافت به نام شیمی معدنی توصیفی معروف است. بنابراین به سهولت مشخص می‌شود که گرچه هر واکنش را می‌توان بر اساس ماهیت و هویت محصولات واکنش در رابطه با ماهیت و هویت مواد واکنش دهنده توصیف کرد، اما نمی‌توان به هر واکنش مکانیسم معینی را نسبت داد. از نظر شیمی معدنی توصیفی ، اکثر واکنشها را می‌توان به یک یا چند طبقه از طبقه‌های زیر نسبت داد:
  
  واکنشهای اسید و باز (خنثی شدن) ، افزایشی _ حذفی ، اکسایش _ کاهش (ردوکس) ، استخلاف ، نوآرایی ، تبادلی ، حلال کافت ، کی‌لیت شدن ، حلقه‌ای شدن و تراکمی و واکنشهای هسته‌ای.
  
  برای درک عمیق‌تر یک واکنش معدنی لازم است تصویر کاملی از واکنش ، از مواد واکنش دهنده گرفته تا حد واسطها یا حالتهای گذرا تا رسیدن به محصولات تهیه کنیم. این امر به دانش کاملی از سینتیک و یا ترمودینامیک واکنش ، همچنین اطلاع از تاثیر ساختار و پیوند بر واکنش پذیری نیاز دارد.

رابطه شیمی آلی و شیمی معدنی

شیمی آلی و معدنی در مواردی در مباحث یکدیگر وارد می‌شوند. به‌عنوان مثال می‌توان به ترکیبات آلی فلزی ، واکنشهای اسید و باز ، شیمی سیلسیم و ترکیبات کربن (وقتی که با اتمهای هیدروژن ، نیتروژن ، اکسیژن ، گوگرد ، هالوژنها و چند عنصر دیگر نظیر سیلسیم و آرسنیک متصل است) اشاره کرد.

پس شیمی معدنی نه‌تنها با مواد مولکولی مشابه موادی که در شیمی آلی بررسی می‌شوند، سروکار دارد، بلکه توجه خود را به انواع وسیعتری از مواد که شامل گازهای اتمی ، جامدات غیر مولکولی که به‌صورت آرایه‌های گسترش یافته‌ای هستند، ترکیبات حساس در مقابل هوا و رطوبت ، ترکیبات محلول در آب و سایر حلالهای قطبی و همچنین مواد محلول در حلالهای غیر قطبی معطوف می‌کند.

بنابراین شیمیدان معدنی با مسئله تعیین ساختار ، خواص و واکنش پذیری گستره فوق‌العاده وسیعی از مواد که دارای خواص بسیار متفاوت و الگوهای فوق‌العاده پیچیده ساختاری و واکنش پذیری‌اند، مواجه است.

رابطه شیمی فیزیک و شیمی معدنی

در توجیه موجودیت مواد معدنی و در توصیف رفتار آنها ، به استفاده از جنبه‌های خاصی از شیمی فیزیک ، بخصوص ترمودینامیک ، ساختارهای الکترونی اتمها ، نظریه‌های تشکیل پیوند در مولکولها ، سینتیک واکنش و خواص فیزیکی مواد نیاز داریم. بنابراین با استفاده از شیمی فیزیک می‌توان به ساختار اتمی و مولکولی ، تشکیل پیوند شیمیایی و دیگر اصول لازم برای درک ساختار و خواص مواد معدنی پرداخت.

دید کلی

در واقع ، مفهوم رسانش یونی کمک می‌کند تا الکترولیز به نحو ساده ای توضیح داده شود. ولی اگر مولکولهای محلول قبل از انحلال از نظر الکتریکی خنثی باشند، پس:

• یون‌های داخل الکترولیت از کجا می‌آیند؟
• آیا این یونها بعلت میدان الکتریکی اعمال شده ظاهر می‌شوند؟
• آیا از همان ابتدا و قبل از بسته شدن مدار در الکترولیت وجود داشته‌اند؟
  
  

و سئوالات زیادی از این قبیل ممکن است مطرح شود.

نتایج تجربی الکترولیت

تجزیه مولکولها به یون‌های باردار به وجود جریان الکتریکی وابسته نیست. در واقع ، اگر مولکول‌ها بر اثر میدان الکتریکی خارجی تجزیه می‌شدند، وجود شدت میدان الکتریکی مینیممی در الکترولیت لازم بود تا بسته به شدت پیوند های مولکولی ، الکترولیز را شروع کند. ولی آزمایش نشان می‌دهد که این طور نیست و با هر مقدار شدت میدان الکتریکی حتی جزئی مولکولی الکترولیز شروع می‌شود.

این امر را می‌توان مثلا با انجام دادن الکترولیز سولفات مس با الکترودهای مسی ثابت کرد. این وقتی است که به علت قطبش آب اسید دار ، اغتشاشی در الکترولیت وجود ندارد. آزمایش‌هایی از این نوع نشان می‌دهند که یونها نه به علت عبور جریان ، بلکه در فرایند انحلال جسم بوجود می‌آیند. تشکیل یونها در مدت انحلال به تجزیه الکترولیت معروف است.

انحلال همیشه با تجزیه یونها همراه نیست و به این دلیل همه محلولها ، رسانای جریان نیستند.

آزمایش ویژه

یک لامپ الکتریکی و دو الکترود را که در ظرفی حاوی آب مقطر قرار دارند، بطور متوالی می‌بندیم و سپس کلید وصل مدار را می‌زنیم. لامپ روشن نمی‌شود، زیرا آب مقطر عملا رسانای جریان الکتریکی نیست. فقط مقدار ناچیزی ناخالصها در آب محلولند، درحالیکه خود مولکولهای آب تقریبا تجزیه نمی‌شوند.

حال قدری شکر در آب می‌ریزیم. محلول نارسانا می‌ماند. این امر به این معنی است که مولکولهای شکر در مدت انحلال تجزیه نشده‌اند. ولی اگر به جای شکر ، کمی نمک معمولی یا چند قطره ای اسید کلریدریک حل کنیم، لامپ روشن می‌شود.

محلول آبکی نمک ، رسانای الکتریسیته است و از این رو در آن تجزیه الکترولیت روی می‌دهد. طبیعی است که در این آزمایش لامپ فقط نشان دهنده جریان است و می‌توان آن را با یک وسیله اندازه گیری عوض کرد.

تجزیه الکترولیت انحلالی آرنیوس

اندیشه تجزیه الکترولیت همراه با انحلال را «آرنیوس» (S.Arrhenius) فیزیکدان و شیمیدان سوئدی ارائه داد. او برای تمایز بین الکترولیتها و غیر الکترولیتها و بخصوص برای اینکه نشان دهد محلول آبکی الکترولیتها رساناهای خوب الکتریسیته‌اند، آزمایش زیر را انجام داد:

الکترولیتها شامل اجسامی هستند که مولکولهایشان از اتمهای بار دار مثبت و منفی تشکیل شده است و نیروهای اندرکنش الکتریکی عامل پیوند آنهاست. نیروی اندرکنش بین دو بار در محیطی با گذردهی الکتریکی (ε=81 برای آب) نیروهای پیوندی یون‌ها در مولکول بسیار ضعیف می‌شوند. بر اثر برخوردهای گرمایی متقابل مولکولهایی که توسط یونهایی با چنین پیوند ضعیف تشکیل شده‌اند، به ذرات باردار ، یونها ، شکسته می‌شوند. یعنی تجزیه الکترولیت بوقوع می‌پیوندد.