شیمی تابش

 

اطلاعات اولیه

فوتونی پرانرژی که به یک سیستم جذب کننده وارد می‌شود، در یک تک مرحله به مولکولهای زیستی مهم ، آسیب ناشی از یونش وارد نمی‌آورد. در هر حالت ، فوتون ، دستخوش رویدادهای پراکندگی قرار می‌گیرد که به تولید الکترونهای پرانرژی می‌انجامد که سرانجام در گونه‌های مولکولی انرژی را رسوب می‌دهد. انرژی جنبشی این الکترونها عموما در گستره کیلو و مگا الکترون ولت است و برای اینکه آسیب ناشی از یونش در مولکولهای زیستی مهم موثر باشد، این الکترونها باید از رویدادهای انتقال انرژی ، حدود دهها الکترون ولت متاثر شوند.

برهمکنش تابش با مولکولها در محیط جذب کننده از طریق فوتون اولیه صورت نمی‌گیرد، بلکه بیشتر از طریق انتقال از ذرات باردار با انرژی جنبشی زیاد است که بر اثر فرآیندهای پراکندگی بوجود آمده‌اند. انرژی جذب شده در مولکول محیط ، می‌تواند به پرتاب یک یا چند الکترون از مولکول بیانجامد که به ایجاد یک زوج یون یا یونش مولکول هدف منجر شود. انرژی جذب شده ممکن است به بالا بردن الکترونها از حالت پایه به حالت برانگیخته بیانجامد، فرآیندی که برانگیزش نام دارد. مولکولها در حالت برانگیخته بسیار ناپایدارند.

فرآورده‌های اولیه رادیولیز آب

آب ، بخش بزرگی از محیط موجودات زنده را تشکیل می‌دهد و عجیب نیست که برای موجودات زنده ، مقدار چشمگیری از انتقال انرژی با این مولکول انجام می‌شود. اثر مستقیم برانگیزشها و یونشهای ناشی از الکترون ثانویه ، واکنش غالب در موجودات زنده برای تابش با LET (انتقال خطی انرژی) پایین به شمار می‌آید. نتیجه نهایی این شیمی تابش اولیه برانگیزش و یونش در یک آبدار که در یک مقیاس زمانی^12-10 _ ^16-10 ثانیه روی می‌دهد، عبارتند از: فرآورده‌های شامل H₂O و فرآورده‌های ناشی از تجزیه آن02O و ⁰OH و الکترون.

واکنش رادیکالهای آب با گیرنده آن

واکنش رادیکالهای آب یا آب ، به خودی خود ، فرآیند جالبی است، اما برای بدست آوردن یک نتیجه زیست شناختی ناشی از رویداد تابش ، باید یک برهمکنش شیمیایی از گونه واکنشی یا مولکولهای زیستی موجود باشد تا سرانجام به تداخلی در عملکرد یاخته‌ای طبیعی منجر شود. شیمیدانهای تابش ، عبارت رباینده را برای انواع مواد شیمیایی بکار می‌برند که با رادیکالها و سایر صورتهای فعال موجود در آب پرتو گرفته ، بر همکنش برقرار کنند.

رباینده که می‌تواند هر نوع مولکول قادر به بر همکنش باشد، با رادیکالها واکنش انجام می‌دهد تا شیمی آب را به سرانجامی برساند. نکته جالب این است که برای غلظتهای پایین هر مولکول رباینده ، کسری از رادیکالها که با رباینده برهمکنش انجام می‌دهد. تقریبا در گستره وسیعی از غلظت رباینده‌ها ، ثابت است.

کنش مستقیم و غیر مستقیم

آب با آثار ممکن بر سیستمهای زیستی ، رابطه دارد. علاوه بر واکنش پذیری فرآورده‌های رادیولیز آب که سبب می‌شود با مولکولهای زیستی مهم موجود در یاخته برهمکنش انجام دهند، این امکان هم وجود دارد که انرژی ذخیره شده توسط الکترون با انرژی جنبشی بالا مستقیما در مولکول زیستی مورد نظر ، ذخیره شود. در آن مورد واکنشهای فیزیکی - شیمیایی بیشتر در مولکولهای اجزای تشکیل دهنده مهم مانند DNA صورت می‌گیرد تا در آب ، نتیجه یونش و یا برانگیزش در اتمهای این مولکولها و تشکیل رادیکال از این مولکول زیستی حائز اهمیت است.

کنش مستقیم

برای این فرآیند ، انرژی مستقیما در مولکول هدف که دارای اهمیت زیستی است، بدون دخالت انواع رادیکالی حاصل از رادیولیز آب انباشته می‌شود. رابطه دوز - پاخ عموما لگاریتمی - خطی است، بطوری که در قالب رابطه زیر بیان می‌شود. که در آن تعداد آغازگر مولکولهای دست نخورده بوده ، تعداد باقیمانده پس از دوز مقداری ثابت است.

این رابطه بر این فرض استوار است که یک تک رویداد یونش یا برانگیزش در مولکولهای زیستی به تغییری خواهد انجامید که منجر به اتلاف فعالیت زیستی در مولکول می‌انجامد.

کنش غیر مستقیم

کنش غیر مستقیم ، عبارت است از حاصل کنش فرآورده‌های رادیولیتی آب بر هدف که از اهمیت زیستی ناشی می‌شود. مشخصه مهم کنش مستقیم از این قرار است که آسیب وارده از جانب این سازوکار ، عبارت است از آسیبی که تنها وقتی می‌تواند حادث شود که انواع رادیکال تولید شده از طریق رادیولیز آب به مولکولهای مهم زیستی ، برسند و با آنها برهمکنش برقرار نمایند.

بنابراین فرآیند ، معمولا از لحاظ پخش یا انتشار محدود می‌شود و غالبا رابطه دوز - پاسخ پیچیده خواهد بود. اثر غیر مستقیم به صراحت به صورت برهمکنش مولکولهای جسم حل شده و انواع واکنش پذیر مولکولهای حلال تعریف می‌شود که از طریق کنش مستقیم تابش بر حلال تشکیل خواهد شد. چون آب ، حلال عمده سیستمهای حیاتی است، اکثر کنشهای غیر مستقیم نتیجه انواع واکنش پذیر تشکیل شده از مولکولهای آب خواهد بود.

بازترکیب ، استرداد و ترمیم

بازگرداندن مولکولها به حالت قبل از پرتو گیری از طریق سه ساز و کار ممکن است: بازترکیب ، استرداد و ترمیم.

بازترکیب

بازترکیب می‌تواند در مراحل بسیار اولیه پس از رویداد پرتو گیری تحقق پذیرد، ضمن اینکه گونه‌های ناشی از رادیولیز آب تولید شده هنوز بسیار به یکدیگر نزدیک هستند. مقیاس زمانی برای بازترکیب کوتاهتر از ^11- 10 ثانیه است. بازترکیب به سادگی به هم نزدیک شدن زوج یونها یا زوج رادیکالها برای تشکیل شدن مولکولی است که از آنها ناشی شده‌اند.

استرداد

عبارت است از بازگشت شیمیایی مولکول تغییر یافته به حالت اولیه‌اش بدون دخالت مراحل آنزیمی یا مراحل کاتالیستی زیستی دیگر. مقیاس زمانی برای استرداد ، یک چهارم ثانیه یا کمتر است. استرداد شیمیایی می‌تواند به چندین طریق پیشروی کند که بعضی از آنها به خوبی فهمیده نشده است. مثالی برای فهم این فرآیند مفید خواهد بود.

• مثالی در مورد استرداد: فرض کنید که در نتیجه کنش مستقیم و غیر مستقیم ، DNA دستخوش یک رویداد شیمیایی شده است که یک رادیکال را در محلی از مولکول باقی می‌گذارد. این رادیکال به نوبه خود می‌تواند دستخوش واکنشی شود که آسیب را به نحوی کم و بیش دائم تثبیت کند (مثلا واکنش با اکسیژن) ، یا ممکن است با یک مولکول دیگر در واکنش مبادله رادیکال ، واکنشی را برقرار کند که مولکول DNA را به حالت قبل از پرتو گیری بازگرداند و یک رادیکال دیگر ، تولید شود. یک مثال نوعی از فرآیند اخیر می‌تواند برهمکنش رادیکال DNA با مولکولی که دارای سولفیدریل باشد، انجام گیرد که منجر به بازگشت مولکول DNA و تبدیل مولکول سولفیدریل به یک ترکیب رادیکالی باشد.

ترمیم

در یک مقیاس زمانی طولانیتر ، ممکن است ترمیم آنزیمی روی دهد. مقیاس زمانی برای این فر‌‌‌آیند چند دقیقه تا چند ساعت می‌باشد.

هدف بزرگ مولکولی در یاخته

هدف اساسی برای تبدیل شیمیایی ناشی از القای تابش یونساز که این تغییرات می‌توانند از لحاظ زیستی برای زنده ماندن سلول مهم باشد، هم اکنون فهمیده شده است که DNA است. این مولکول اطلاعات ژنومی لازم برای خود تکثیری و نوسازی زیست شیمیایی در یاخته و تقسیم یاخته‌ای را با خود حمل می‌کند. قسمتی از آسیب القا شده توسط تابش ، نتیجه کنش غیر مستقیم فرآورده‌های رادیولیز آب است. قسمتی از آن حاصل کنش مستقیم روی مولکول DNA است. ضمن اینکه DNA هدف عمده به شمار می‌آید.

روشن است که مولکولهای فعال زیستی دیگر موجود در یاخته نیز دستخوش غیر فعال سازی ناشی از آسیب تابشی مستقیم و غیر مستقیم می‌شوند. یاخته می‌تواند از دست دادنهای بسیار بزرگ را در فعالیت زیستی اکثر بیومولکولها ، جز DNA را بدون وارد آوردن نقص جدی به کارهایش ، تحمل کند. مثلا آنزیمها پیوسته ساخته می‌شوند و مولکولهای آسیب دیده مرتبا جایگزین می‌شوند.

شواهد موجود برای DNA به عنوان مولکول هدف

• برای موجودات زنده ساده‌تر مانند باکتری خوار و ویروسها ، می‌توان یک رابطه کمی بین آسیب وارد به DNA و کارکرد زیستی برقرار کرد.
  
  
• برای موجودات زنده عالیتر ، از دست رفتن کارکرد باگمستت تک‌رشته‌ای و یا دو رشته‌ای ، همبستگی دارد.
  
  
• ترمیم آسیب وارد بر DNA در بسیاری از موجودات زنده رابطه تنگاتنگی با زنده ماندن یاخته دارد که از طریق توانایی یاخته برای تقسیم شدن ، سنجیده می‌شود.
  
  
• یاخته‌هایی که فاقد توانایی ترمیم DNA ناشی از تغییر ژنتیکی هستند، به مراتب نسبت به پرتو گیری حساستر از یاخته‌های طبیعی هستند.
  
  
• عوامل شیمیایی که معلوم شده است، مانع ترمیم آسیب وارد بر DNA می‌شوند، حساسیت یاخته‌ها را نسبت به پرتو گیری ، افزایش می‌دهند.
  
  
• کنشهای مستقیم تابش یوننده بر DNA و سایر مولکولهای زیستی فعال در یاخته به سهولت به صورت گسیختگی پیوند یا تشکیل رادیکال در محل نهشت انرژی تجسم می‌یابد، که به غیر فعال شدن مولکول هدف می‌انجامد. کنشهای غیر مستقیم از طریق فرآورده‌های تجزیه تابشی پیچیده‌تر هستند.

• آسیبهای وارده بر DNA در اثر رادیکالها

  • گروههای کارکردی در پورینها ممکن است بطور برگشت ناپذیری تغییر کنند تا به حضور یک نوکلئوتید نادرست منجر شود.
    
    
  • آسیب وارد آمده به پورینها و پریمیدینها ممکن است چنان زیاد باشد که به از دست رفتن آنها در مولکول DNA منجر شود.
    
    
  • یکی از ساز و کارهای انتقال رادیکال معلوم است که تشکیل شده در مکان بازها به ستون قند - فسفات منتقل شده و منجر به اتلاف باز و قطع زنجیره شود.
    
    
  • وارد آمدن آسیب به محور اصلی دی اکسی ریبوز - فسفات DNA ممکن است سبب قطع این محور اصی و منجر به گسست یک تک رشته شود. وارد آمدن این آسیب بسیار مهم را گسست تک رشته‌ای (SSB) می‌نامند.
    
    
  • وارد آمدن آسیب به محور اصلی دی‌اکسی ریبوز - فسفات در دو یا چند نقطه مجاور ممکن است به گسیختگی مولکول منجر شود و این آسیب را گسست دو رشته (DSB) می‌نامند.

  گسیختگی زنجیره در DNA

  گسیختگی زنجیره تک رشته‌ای از مولکول DNA برای یاخته ، رویداد چندان خطرناکی نیست زیرا فرآیندهای ترمیم در سلولهای بازده بالایی هستند. عقیده همگان بر این است که گسستهای تک رشته‌ای در یک یاخته رویداد شایع است، خواه با تابش و خواه بدون تابش و ترمیم آن بسیار کارآمد است. گسستهای دو رشته ای DSB) DNA) برای یاخته دارای عواقب جدی تری هستند. DSB ، یک فرآیند مستعد خطا هستند که اغلب به جهش در ژنوم و یا از دست رفتن ظرفیت تولید مثل ، منجر می‌شوند.
  

شیمی دارویی

شیمی دارویی :

شیمی ‌دارویی ، گستره‌ای از علوم دارویی است که‌ اصول شیمی ‌و محیط زیست شناسی را برای ایجاد واکنشی که می‌تواند منجر به مواد دارویی جدید شود، بکار می‌برد.

تعاریف اولیه ‌از شیمی ‌دارویی

شیمی ‌دارویی ، جنبه‌ای از علم شیمی ‌است که درباره کشف ، تکوین ، شناسایی و تغییر روش اثر ترکیبات فعال زیستی در سطح مولکولی بحث می‌کند و تاثیر اصلی آن بر داروهاست، اما توجه یک شیمی‌دان دارویی تنها منحصر به دارو نبوده و بطور عموم ، دیگر ترکیباتی که فعالیت زیستی دارند، باید مورد توجه باشند. شیمی ‌دارویی ، علاوه بر این ، شامل جداسازی و تشخیص و سنتز ترکیباتی است که می‌توانند در علوم پزشکی برای پیشگیری و بهبود و درمان بیماریها بکار روند.

سیر تاریخی شیمی ‌دارویی

آغاز درمان بیماریها با دارو ،‌ در قدمت خود محو شده ‌است. اولین داروها منشاء طبیعی داشته و عمدتا از گیاهان استخراج می‌شدند و برای درمان بیماریهای عفونی بکار رفته‌اند. قرنها پیش از این ، چینی‌ها ، هندی‌ها و اقوام نواحی مدیترانه ، با مصارف درمانی برخی گیاهان و مواد معدنی آشنا بوده‌اند. به عنوان مثال ، برای درمان مالاریا از گیاه چه‌انگشان(Changshan) در چین استفاده می‌شد. اکنون ثابت شده ‌است که ‌این گیاه ، حاوی آلکالوئیدهایی نظیر فبریفوگین است.

سرخپوستان برزیل ، اسهال و اسهال خونی را با ریشه‌های اپیکا که حاوی آستن است، درمان می‌کردند. اینکاها از پوست درخت سین کونا ، برای درمان تب مالاریا استفاده می‌کردند. در سال 1823 ، کینین از این گیاه ‌استخراج شد. بقراط در اواخر قرن پنجم قبل از میلاد استفاده ‌از نمکهای فلزی را توصیه کرد و درمانهای طبی غرب را نزدیک به 2000 سال تحت نفوذ خود قرار داد.

تاریخ معرفی شیمی ‌دارویی به عنوان علم

اولین فارماکوپه در قرن 16 و قرنهای بعد منتشر شد. گنجینه عوامل دارویی سرشار از داروهای جدید با منشاء گیاهی و معدنی معرفی شدند. در اواخر قرن 19 ، شیمی ‌دارویی با کشف "پل ارلیش" که ‌او را پدر شیمی ‌درمانی جدید می‌نامند، در ارتباط با اینکه ترکیبات شیمیایی در برابر عوامل عفونی ویژه‌ای از خود سمیت انتخابی نشان می‌دهند، دچار یک تحول شگرف شد.

در همین دوران ، "امیل فیشر" ، نظریه قفل و کلید را که یک تغییر منطقی برای مکانیسم عمل داروها بود، ارائه داد. تحقیقات بعدی ارلیش و همکارانش ، منجر به کشف تعداد زیادی از عوامل شیمی ‌درمانی جدید شد که ‌از آن میان ، آنتی بیوتیک‌ها و سولفامیدها ، از همه برجسته‌تر بودند.

جنبه‌های بنیادی داروها

سازمان بهداشت جهانی ، دارو را به عنوان « هر ماده‌ای که در فرایندهای دارویی بکار رفته و سبب کشف یا اصلاح فرایندهای فیزیولوژیک یا حالات بیماری در جهت بهبود مصرف کننده شود. » تعریف نموده ‌است و فراورده‌های دارویی را تحت عنوان « یک شکل دارویی که حاوی یک یا چند دارو همراه با مواد دیگری که در فرایند تولید به آن اضافه می‌شود. » معرفی می‌کند.

شکل داروها

بسیاری از داروها ، حاوی اسیدها و بازهای آلی می‌باشند. دلایل متعددی مبنی بر اینکه ‌این ترکیبات در داروسازی و پزشکی باید به فرم نمک مصرف شوند، عبارتند از :

• اصلاح خصوصیات فیزیکوشیمیایی ، مانند حلالیت ، پایداری و حساسیت به نور و اثر بر اعضاء مختلف
  
  
• بهبود نواحی زیستی از طریق اصلاح جذب ، افزایش قدرت و گسترش اثر
  
  
• کاهش سمیت

کاربرد داروها

داروها بر اساس مقاصد خاصی بکار می‌رود که عبارتند از :

1. تامین مواد مورد نیاز بدن ، مثل ویتامینها
   
   
2. پیشگیری از عفونتها ، مثل سرمهای درمانی و واکسنها
   
   
3. سمیت‌زدایی ، مانند پادزهرها
   
   
4. مهار موقتی یک عملکرد طبیعی ، مانند بیهوش کننده‌ها
   
   
5. تصحیح اعمالی که دچار اختلال شده‌اند و ... .

فعالیت زیستی داروها

عملکرد داروها در سه مرحله مشاهده می‌شود :

• تجویز دارو (فروپاشی شکل دارویی مصرف شده)
  
  
• سینتیک دارو (جذب ، توزیع ، متابولیسم و دفع دارو)
  
  
• نحوه ‌اثر دارو (پدیده‌های شیمیایی و بیو شیمیایی که باعث ایجاد تغییرات زیستی مورد نظر می‌شوند.)

دارو نماها

داروهایی هستند که ‌اثرات ویژه‌ای بر ارگانیسم دارند، اما درمان کننده بیماری خاصی نیستند. نمونه‌هایی از این داروها عبارتند از : مورفین (مسکن) ، کوکائین (بیهوش کننده) ، آتروپین (ضد تشنج) و ... . استفاده ‌از این داروها ممکن است به بهبودی یک بیماری عفونی میکروبی یا ویروسی کمک کند. اما دارو مستقیما روی ارگانیزم بیماری‌زا عمل نمی‌کند، در صورتی که در درمان شیمیایی عامل بیماری‌زا هدف اصلی است.

طبقه‌بندی داروها

داروها را بر اساس معیارهای گوناگون طبقه‌بندی می‌کنند که عبارتند از :

1. ساختمان شیمیایی
   
   
2. اثر فارماکولوژی
   
   
3. مصارف درمانی
   
   
4. ساختمان شیمیایی درمانی ، تشریحی
   
   
5. مکانیسم عمل در سطح سلول

نامگذاری داروها

هر دارو دارای سه یا چند نام می‌باشد که عبارتند از:

1. شماره رمز یا رمز انتخابی
   
   
2. نام شیمیایی
   
   
3. نام اختصاصی غیر علمی ‌(تجاری)
   
   
4. نام غیر اختصاصی ژنریک
   
   
5. نامهای مترادف
   
   

نام شیمیایی دارو ، نامی ‌است که بدون ابهام ، ساختمان شیمیایی دارو را توصیف و آن را دقیق و کامل معرفی کند و بر اساس قوانین نامگذاری ترکیبات شیمیایی نامگذاری می‌شود.

شیمی نساجی

 

تاریخچه

از آغاز پیدایش انسان ، همواره چگونگی پوشش و نجات او از سرما مطرح بوده است. مصریها نزدیک به 5500 سال پیش هنر ریسندگی و بافندگی پنبه را آموختند و چینیها با پرورش کرم ابریشم در حدود 3600 سال پیش مشکلات پوشش خود را حل کردند. در سده هفدهم دانشمند انگلیسی به نام رابرت هوک "Robert- Hooke" پیشنهاد کرد که می‌توان الیاف را با توجه به شیوه‌ای که کرم ابریشم عمل می‌کند تولید نمود.

پس از آن ، یک بافنده انگلیسی به نام لویزشواب Lois- Schwabe توانست الیاف بسیار ظریف شیشه را با عبور شیشه مذاب از منافذ بسیار ریز تهیه نماید. پس از چندی ، سایر دانشمندان موفق به استخراج سلولز چوب و در نتیجه تولید الیاف شدند در سده‌های هجده و نوزدهم، همراه با انقلاب صنعتی ، رسیدگی و بافندگی مبدل به تکنولوژِی تهیه پارچه از الیاف گوناگون طبیعی و مصنوعی شد.

رده بندی الیاف در صنعت نساجی

در صنعت نساجی الیاف به سه دسته تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

• الیاف طبیعی "Natural fibers" الیاف طبیعی شامل دو بخش الیاف نباتی و الیاف حیوانی می‌باشند.

الیاف نباتی مانند: پنبه، کتان، کنف، رامی و الیاف حیوانی مانند: پشم و ابریشم

• الیاف کانی "Mineral fibres": الیاف کانی الیافی هستند که مواد اولیه آنها از کانیها بدست می‌آیند مانند الیاف شیشه‌ای و الیاف فلزی.
  
  
• الیاف مصنوعی که شامل دو دسته می‌باشند: یکی الیافی که منشا طبیعی دارند ولی توسط انسان دوباره تهیه می شوند مانند ویسکوز ، استات و تری استات که هر یک ریشه سلولزی دارند. و دیگری الیاف سینتتیک یا مصنوعی که از مشتقات نفتی تولید می‌شوند مانند: نایلون ، داکرون ، ارلون یا بطور کلی پلی آمیدها ، پلی استرها ، پلی اورتانها ، پلی اکریلونیتریل ، پلی وینیل کلراید و ... .

مقدمات تکمیل کالای نساجی

تمام پارچه‌های نساجی پس از خروج از سالن بافندگی کم و بیش دارای مقادیری ناخالصی و عیوب می‌باشند. لذا لازم است به منظور آماده کردن پارچه برای عملیات تکمیل اصلی آنرا تحت عملیات مقدمات تکمیل قرار داد. مانند توزین و متراژ پارچه ، کنترل عیوب پارچه ، گره گیری ، رفوگری و گرفتن ناخالصیها بخصوص در مورد پارچه‌های پشمی که دارای ناخالصیهای سلولزی و خرده چوب و ... می‌باشد.

روشهای تکمیل کالای نساجی

عملیات و کارهای تکمیل در نساجی برای افزایش نرمی زیر دست ، درخشندگی و بطور کلی افزایش مرغوبیت پارچه می‌باشد. عملیات تکمیل بستگی به چند عامل مهم دارد که عبارتند از: نوع الیاف ، ویژگی فیزیکی الیاف ، ابلیت جذب مواد گوناگون شیمیایی ، حساسیت الیاف نسبت به مواد تکمیل. عملیات تکمیل در مجاورت رطوبت ، دما و فشار معمولا به سه روش انجام می‌گیرد:

• روشهای مکانیکی: مانند تراش پارچه ، خار زدن ، اطو کردن ، پرس کردن و ... .
  
  
• روشهای شیمیایی: مانند تکمیل رزین ، سفید کردن و مقاوم کردن پارچه در برابر آتش و غیره. در این روش معمولا در اثر فعل و انفعالات شیمیایی حاصل بین لیف و ماده شیمیایی مصرف شده عمل تکمیل بدست می‌آید و یا اینکه ماده شیمیایی مصرف شده در اثر رسوب کردن و یا اضافه شدن در روی پارچه ، باعث تغییر در خواص پارچه می‌شود، مانند آهار دادن پارچه پنبه‌ای با محلول مواد پلیمری.
  
  
• روشهای مکانیکی- شیمیایی: در این حالت از روشهای مکانیکی و شیمیایی بطور توام بهره گرفته می شود، مانند بشور و بپوش کردن پارچه و یا تثبیت حرارتی پارچه.

انواع تکمیل

تکمیل موقت

در این نوع تکمیل ، کالا را به منظور خاصی تحت عملیات تکمیلی قرار می‌دهند بطوری که اثر تکمیلی آن در عملیات بعدی مثل شستشو و غیره از بین می رود، مانند آهار دادن پارچه‌های پنبه‌ای برای عملیات بافندگی و شستشوی آهار پس از خاتمه عملیات بافندگی.

تکمیل دائم

در این نوع ، اثر تکمیلی تا زمانی که پارچه حالت خود را از دست ندهد (مخصوصا در مقابل شستشو و پوشش) باقی خواهد ماند، مانند رسوب دادن رزینهای مصنوعی مثل استرها و اترهای سلولز در روی پارچه و یا کلرینه کردن کالای پشمی یا تکمیل با فرمالدئیدها.

تکمیل ثابت

در این نوع ، اثر تکمیل مادام العمر در روی کالا باقی می‌ماند و حتی بعد از اینکه پارچه حالت و ماهیت خود را به عنوان پارچه خارجی از دست بدهد، آثار تکمیل در آن باقی خواهد ماند. مانند پلیمریزه کردن بعضی از منومرهای اکریلیکی در روی زنجیرهای اصلی مولکولهای پارچه‌های سلولزی و یا پروتئینی

شستشوی کالای نساجی

عمل شستشو ، اولین عمل تکمیل مرطوب می‌باشد و به منظور بر طرف کردن مواد خارجی مانند روغنهای ریسندگی ، واکسها و ناخالصیهای قابل حل در محلولهای شستشو انجام می‌گیرد. عملیات شستشو عبارتست از عمل کالا با پاک کننده‌های مناسب همراه با مواد قلیایی و یا در غیاب مواد قلیایی. در صورت استفاده از صابون برای عملیات شستشو ، احتیاج به آب نرم می‌باشد. ولی برای پاک کننده‌های مصنوعی چگونگی سختی آب اهمیت ندارد. همچنین برای اصلاح سفیدی پارچه و شفافیت رنگ الیاف آن عمل شستشو انجام می‌گیرد.

آهار زنی و آهار گیری

به منظور افزایش استحکام در برابر پارگی ، کاهش نیروی سایشی و خواباندن پرزهای سطحی الیاف نخهای تار را آهار می دهند. مواد آهاری ، ماکرومولکولهایی هستند که ممکن است بر اثر پیوند بین خود و یا با الیاف تشکیل پوششی به دو نخ دهند. آهار طبیعی عبارتند از: نشاسته‌ها و مشتقات آنها ، مشتقات سلولزی و (پروتئینها)). آهارهای مصنوعی عبارتند از: انواع پلی وینیل الکلها ، انواع پلی اکریلات و انواع کوپلیمراستایرین و مائیک اسید.

قبل از انجام عملیات تکمیل مرطوب لازم است آهار نخ تار پارچه با اندازه کافی بر طرف شود تا در مراحل شستشو ، سفیدگری و رنگرزی یا چاپ ، مزاحمت و نایکنواختی ایجاد نکند و در ضمن مقداری از مواد در تکمیل رنگ را به خود جذب نکند. روشهای آهارگیری عبارتند از: آهار گیری با اسید ، آهار گیری با روش تخمیر ، آهار گیری با اکسید کننده‌ها ، آهار گیری با آنزیمها.

مرسریزاسیون

یکی از عملیاتی که روی پنبه انجام می شود، عمل مرسریزه می‌باشد که شامل تماس پنبه (اعم از الیاف نخ یا پارچه) با محلول سود سوزآور و سپس شستشوی محصول در محلول رقیق اسید و سپس آب سرد به منظور خنثی کردن قلیایی و سرانجام خشک کردن محصول است. بر اثر مرسریزاسیون درخشندگی و جلای پنبه افزایش می‌یابد و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آن تغییرات زیادی پیدا می‌کند. معمولا پارچه‌های مرغوب پنبه‌ای پیراهنی ، رومیزی ، ملحفه‌ای و همچنین نخهای قرقره مرسریزه می‌شوند.

سفیدگری

هدف از سفیدگری ، از بین بردن رنگدانه‌ها و ناخالصیهای دیگر و در نتیجه سفید جلوه دادن الیاف می‌باشد. البته سفیدگری پنبه بسیار مهم تراز سفیدگری پشم می‌باشد، چون درصد بالایی از پشم بصورت کالای رنگی به بازار عرضه می‌شود. ولی در مقابل ، مقدار زیادی از پارچه‌های پنبه‌ای بصورت سفید و یا پارچه‌های چاپ شده با زمینه سفید مورد استفاده قرار می‌گیرد. پارچه‌های ملحفه‌ای ، رومیزی و پیراهنی نمونه‌هایی از پارچه‌های پنبه‌ای هستند که احتیاج به سفیدگری دارد.

سفیدگری پنبه بیشتر با مواد اکسید کننده مثل کلریت سدیم و هیپوکلریت سدیم و آب اکسیژنه و مواد احیا کننده مانند هیدروسولفیت و سفیدگری پشم با اکسید کننده آب اکسیژنه همراه با آمونیاک یا سیلیکات قلیایی و مواد احیا کننده ، اکسید گوگرد و یا بی سولفیت سدیم و اسید سولفوریک و سفیدگری الیاف مصنوعی با اکسید کننده آب اکسیژنه ، کلریت سدیم و هیپوکلریت سدیم و احیا کننده ، هیدروسولفیت و در صورت لازم مواد سفید نوری به همراه سفید کننده قبلی انجام می‌گیرد.

تکمیل ضد آب و دور کننده آب

تکمیل ضد آب پارچه به دو صورت امکان پذیر می‌باشد.

• پوشش کل سطح پارچه توسط مواد هیدروفوب (موادی که آب را به خود جذب نمی‌کنند) است، به نحوی که تمام منافذ پارچه مسدود گردد. این روش تکمیل ضد آب نام دارد. پارچه با کاربردهای خیمه و چادر ماشین با این روش تکمیل می‌گردد.
  
  
• الیاف و یا نخ از مواد ضد آب پوشیده می‌شوند، به این ترتیب فضای بین نخها در پارچه کاملا باز می‌ماند و امکان انتقال هوا وجود دارد. این روش تکمیل دور کننده آب نام دارد و بیشتر پارچه‌های لباس مثل بارانی ، لباس ورزشی و کاربردهای مشابه با این روش تکمیل ضد آب می‌گردند. بعضی از مواد ضد آب و دور کننده آب عبارتند از: مواد هیدرولیز کننده نمکهای زیرکونیوم ، استره کردن سطح الیاف با اسیدهای چرب ، استفاده از رزینهای هیدروفوب مثل رزین کاربومید ، Permel ، Paraf fion و غیره ، ترکیبات آلی سیلیکونی و اسیدهای چرب کمپلکس گرم.

• تکمیل ضد آتش

  یکی از روش های تکمیل ضد آتش کالای نساجی ، پوشش آن بوسیله نمکهای آمونیوم می‌باشد که در گرما تولید آمونیاک نموده و بدین ترتیب با محبوس کردن آتش در خود باعث خاموش شدن و عدم پیشرفت آن می‌گردد. مناسبترین نمکهای آمونیوم ، دی آمونیوم فسفات و کربنات آمونیوم می‌باشد. سایر تکمیل کننده‌های ضد آتش عبارتند از: اکسیدهای نامحلول قلع ، آنتیموان و تیتان ، استره کردن سطحی سلولز با اسید فسفریک و یا دی آمونیوم در حضور اوره هیدروکسی متیل فسفونیوم کلراید (THPC) و غیره.
  

  تکمیل ضد باکتری و ضد قارچ

  مواد تکمیل کننده ضد باکتری بعنوان محافظت کننده از عرق عمل کرده و از تاثیر باکتریها و یا قارچها بر آن جلوگیری می‌کنند لذا چنانچه لباسهای ورزشی و یا لباس زیر با این مواد تکمیل گردند، از تخمیر عرق بدن توسط باکتریهای موجود در هوا و در نتیجه تجزیه و بوی بد آن جلوگیری می‌کنند. برخی از این تکمیل کننده‌ها عبارتند از: ترکیبات آمونیوم چهارتایی ، Irgasan DP300 ، Dodigen 226 ، پیوند زدن سلولز با نمکهای مس و نقره توسط گروههای کربوکسیل اسید آکریلیک و یا اسید متاکلریلیک و غیره.
  

  نرم کننده‌ها

  نرم کننده‌ها مایه لطافت و نرمی زیر دست پارچه می‌شوند و در اثر بیشتر کارهای چاپ و رنگرزی و عملیات تکمیل مانند ضد آتش کردن و ضد چروک کردن پارچه زیردست، حالت خشک و شکننده‌ای پیدا می‌کند که آنها را بوسیله نرم کننده‌ها ، نرم و لطیف می‌نمایند.
  
  متداولترین نرم کننده‌ها عبارتند از: استرهای اسیدفتالیک و بنزیل فتالاتها برای نرم کردن اغلب رزینها بویژه PVC ، تری ملیتانها برای نرم کردن رزینهای مصرفی در ساخت کابلهای سیم و برق و ساخت سایر عایقها ، هیدروکربنهای نفتی با وزن زیاد که دارای اتم N , S , O می‌باشند در ساخت لاستیکها بکار می‌روند، نرم کننده‌های مقاوم در برابر آتش سوزی مانند فسفاتهای آلی و پارفینهای کلردار ، نرم کننده‌های اپوکسی و پلی اورتان و غیره.
  
  

شیمی آلی فلزی

شیمی آلی فلزی به ترکیباتی گفته می‌شود که حداقل یک پیوند کربن _ فلز داشته باشد (C-M) و شامل فلزات واقعی و شبه فلزات از قبیل Si ، As ، B می‌باشد. بنابراین این پیوند می‌تواند یک پیوند کووالانسی ساده باشد. مانند پیوند در تترااتیل سرب. یا یک پیوند داتیو باشد، مانند پیوند در فروسین یا حتی یونی باشد، مانند پیوند در اتیل سدیم ().

تاریخچه

شیمی آلی فلزی را به شیمیسیت انگلیسی « فرانکلند » (Frankland) نسبت می‌دهند. او در سال 1849 دی‌اتیل روی را سنتز نمود و سپس استفاده از ترکیبات آلی روی را در سنتز مواد آلی توسعه داد. نمک زایس () نیز بیش از یک قرن است که شناخته شده است.

در اوایل قرن اخیر (1900 میلادی) شیمیست فرانسوی victor. Grignard روش مناسبی جهت تهیه ارگاند منیزیم هالید را توسعه داد، بطوری که بزودی بجای ترکیبات آلی روی به عنوان حد واسط در سنتز ترکیبات آلی مورد استفاده قرار گرفت. سنتز اتفاقی فروسین در سال 1951 و شناخته شدن متعاقب ساختمان مولکولی آن راه تحقیق را برای زمینه‌ای با تنوع غیر قابل پیش بینی هموار کرد که اهمیت بسزایی در درک ما از پیوندهای شیمیایی داشته است.

خواص ترکیبات آلی فلزی

شباهت ترکیبات آلی فلزی از نظر خواص فیزیکی به ترکیبات آلی در مقایسه با ترکیبات معدنی بیشتر است. بسیاری از این ترکیبات دارای ساختار مولکولی منفک هستند و در نتیجه در دماهای معمولی بصورت بلورهایی با نقطه ذوب پایین ، مایعات و یا گازها دیده می‌شوند. این ترکیبات معمولا در حلالهای آلی کم قطبی از قبیل تولوئن ، اترها و یا دی‌کلرو متان قابل حل هستند.

از نظر خصوصیات شیمیایی ، تفاوت قابل ملاحظه‌ای بین ترکیبات آلی فلزی وجود دارد و مثلا ، پایداری حرارتی آنها بطور قابل ملاحظه‌ای به ترکیب شیمیایی آنها بستگی دارد. از این رو ، تترامتیل سیلان () پس از چندین روز نگهداری در دمای 500 درجه سانتیگراد بلا تغییر می‌ماند، در حالی که تترامتیل تیتان () در دمای اطاق سریعا تجزیه می‌شود.

پایداری در برابر اکسایش

کلیه ترکیبات آلی فلزی از نقطه نظر ترمودینامیکی اکسایش ناپایدار هستند. نیروی محرکه لازم برای اکسایش این ترکیبات به واسطه تشکیل اکسید فلز ، دی‌اکسید کربن و آب که انرژی آزاد منفی بالایی دارند، تامین می‌شود. همچنین بیشتر این ترکیبات از نقطه نظر سینتیکی در دمای اطاق یا پایین‌تر در مقابل اکسایش ناپایدار هستند. اغلب این ترکیبات مانند ، ، به خودی خود در هوا آتش می‌گیرند. همچنین بیشتر مشتقات فلزات واسطه در برابر اکسیژن حساس هستند و معمولا متداول و غالبا ضروری است که این مشتقات ، زیر اتمسفر بی‌اثری از گاز نیتروژن یا آرگون مورد بررسی و مطالعه قرار بگیرند.

پایداری در برابر آبکافت

سرعت آبکافت یک ترکیب آلی فلزی به قطبیت پیوند C-M آن بستگی دارد. مثلا وقتی قطبیت پیوند زیاد باشد (مثلا در ) حمله مولکولهای آب بطور سریع انجام می‌گیرد، در صورتی که در دمای اطاق با وجود داشتن یک اوربیتال خالی 2P در اتم بور تحت تاثیر مولکولهای آب قرار نمی‌گیرد. اکثر مشتقات آلی فلزات واسطه خنثی در مقابل فرآیند آبکافت بی اثر هستند، ولی لانتانیدهای آلی بشدت ، مستعد آبکافت می‌باشند و علت آن را می‌توان به خاصیت قطبی پیوند ، اندازه بزرگتر اتم مرکزی و حضور تعداد زیاد اوربیتالهای خالی کم‌انرژی نسبت داد.

طبقه بندی ترکیبات آلی فلزی

مشتقات عناصر گروه اصلی

عناصر اصلی در گروهها (که فقط با الکترونهای s و p پیوند تشکیل می‌دهند.) عموما پیوندهای کووالانسی سیگما با کربن تشکیل می‌دهند، باستثنای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با کربن عمدتا یونی است. ساختمانهایی که کمبود الکترون دارند، بوسیله عناصری از قبیل Al ، Mg ، Be ،Li تشکیل می‌شوند و ترکیبات خوشه‌ای را تولید می‌کنند ، مانند .

مشتقات عناصر واسطه

در مورد فلزات واسطه (که برای تشکیل پیوند از اوربیتالها و الکترونهای d و در صورت لزوم f استفاده می‌کنند) معمولا کمپلکسهای π دارنده پیوندهای داتیو تشکیل می‌شود. به عبارت دیگر ، عناصر واسطه d اغلب نه تنها دارای پیوندهای سیگما بوده، بلکه پیوندهایی از نوع π نیز دارند. به عبارت ساده‌تر ، پیوند بین اتمهای واسطه و مولکولهای آلی اشباع نشده بوسیله تبادل الکترون در دو جهت مخالف تشکیل می‌شود.

ساده‌ترین مثال پیوندی است که بین مونوکسید کربن و اتم فلز در کربونیلهای فلزی تشکیل می‌شود. در این گونه پیوندها فلز باید اوربیتالهای خالی d داشته باشد، تا بتواند الکترونهای داده شده توسط CO را بپذیرد و نیز باید اوربیتالهای اشغال شده d داشته باشد، تا بتواند الکترونهای خود در اوربیتال d را به لیگاند بدهد.

برخی از کاربردهای ترکیبات آلی فلزی

• استفاده از ترکیبات آلی سیلسیم به عنوان واسطه در تهیه پلیمرهای سیلسیم (سیلیکون‌ها).
  
  
• استفاده از آلومینیوم آلکین‌ها به عنوان کاتالیزور در پلیمر کردن و الیگومر کردن اولفین‌ها در مقیاس وسیع.
  
  
• استفاده از تترااتیل سرب و تترامتیل سرب برای بالا بردن درجه اکتان بنزین.
  
  
• استفاده از ترکیبات آلی قلع به عنوان آفت کش و پایدار کننده پلیمرها.
  
  
• کربونیل دار کردن متانول جهت تولید اسید استیک. از اسید استیک در تهیه پلی وینیل استات و محصول آبکافت آن یعنی پلی وینیل الکل ، استفاده می‌گردد و همچنین در تهیه انیدرید استیک که مورد نیاز صنایع تولید کننده الیاف استات سلولز و پلاستیکها می‌باشد، کاربرد دارد و نیز در تهیه استرهای استات که یکی از حلالهای صنعتی مهم به شمار می‌رود، از اسید استیک استفاده می‌شود.

الکتروشیمی

الکتروشیمی

دید کلی

تمام واکنشهای شیمیایی ، اساسا ماهیت الکتریکی دارند، زیرا الکترونها در تمام انواع پیوندهای شیمیایی (به راههای گوناگون) دخالت دارند. اما الکتروشیمی بیش از هر چیز بررسی پدیده‌های اکسایش- کاهش است. روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی ، هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی حائز اهمیت است.

از واکنشهای شیمیایی می‌توان برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کرد (در سلولهایی که سلولهای ولتایی یا سلولهای گالوانی نامیده می‌شوند) و انرژی الکتریکی را می‌توان برای تبادلات شیمیایی بکار برد (در سلولهای الکترولیتی). علاوه بر این ، مطالعه فرآیندهایی الکتروشیمیایی منجر به فهم و تنظیم قواعد آنگونه از پدیده‌های اکسایش - کاهش که خارج از اینگونه سلولها روی می‌دهند، نیز می‌شود. با برخی فرآیندهای الکتروشیمیایی آشنا می‌شویم.

رسانش فلزی

جریان الکتریکی ، جاری شدن بار الکتریکی است. در فلزات ، این بار بوسیله الکترونها حمل می‌شود و این نوع رسانش الکتریکی ، رسانش فلزی نامیده می‌شود. با بکار بردن یک نیروی الکتریکی که توسط یک باتری یا هر منبع الکتریکی دیگر تامین می‌گردد، جریان الکتریکی حاصل می‌شود و برای تولید جریان الکتریکی ، یک مدار کامل لازم است. تشبیه جریان الکتریسیته به جریان یک مایع ، از قدیم متداول بوده است. در زمانهای گذشته ، الکتریسیته به‌صورت جریانی از سیال الکتریکی توصیف می‌شد.

قراردادهای قدیمی که سابقه آنها ممکن است به "بنجامین فرانکلین" برسد و پیش از آن که الکترون کشف شود، مورد پذیرش بوده است، بار مثبتی به این جریان نسبت می‌دهد. ما مدارهای الکتریکی را با حرکت الکترونها توجیه خواهیم کرد. اما باید به خاطر داشت که جریان الکتریکی بنا به قرارداد بطور اختیاری مثبت و به صورتی که در جهت مخالف جاری می‌شود، توصیف می‌گردد.

جریان الکتریکی برحسب آمپر (A) و بار الکتریکی برحسب (C) کولن اندازه گیری می‌شود. کولن ، مقدار الکتریسیته است که در یک ثانیه با جریان 1 آمپر از نقطه‌ای می‌گذرد: 1C = 1A.S و 1A = 1C/S . جریان با اختلاف پتانسیل الکتریکی که بر حسب ولت اندازه گیری می‌شود، در مدار رانده می‌شود. یک ولت برابر یک ژول بر کولن است. 1V = 1J/C یا 1V.C = 1J . یک ولت لازم است تا یک آمپر جریان را از مقاومت یک اهم بگذراند. I=ε/R یا ε=IR

رسانش الکترولیتی

رسانش الکترولیت ، هنگامی صورت می‌گیرد که یونهای الکترولیت بتوانند آزادانه حرکت کنند، چون در این مورد ، یونها هستند که بار الکتریکی را حمل می‌کنند. به همین دلیل است که رسانش الکترولیتی ، اساس توسط نمکهای مذاب و محلولهای آبی الکترولیتها صورت می‌گیرد. علاوه بر این ، برای تداوم جریان در یک رسانای الکترولیتی لازم است که حرکت یونها با تغییر شیمیایی همراه باشد. منبع جریان در یک سلول الکترولیتی ، الکترونها را به الکترود سمت چپ می‌راند.

بنابراین می‌توان گفت که این الکترود ، بار منفی پیدا می‌کند. این الکترونها از الکترود مثبت سمت راست کشیده می‌شوند. در میدان الکتریکی که بدین ترتیب بوجود می‌آید، یونهای مثبت یا کاتیونها به طرف قطب منفی یا کاتد و یونهای منفی یا آنیونها به طرف قطب مثبت یا آند جذب می‌شوند. در رسانش الکترولیتی ، بار الکتریکی بوسیله کاتیونها به طرف کاتد و بوسیله آنیونها که در جهت عکس به طرف آند حرکت می‌کنند، حمل می‌شود.

برای این که یک مدار کامل حاصل شود، حرکت یونها باید با واکنشهای الکترودی همراه باشد. در کاتد ، اجزای شیمیایی معینی (که لازم نیست حتما حامل بار باشند) باید الکترونها را بپذیرند و کاهیده شوند و در آند ، الکترونها باید از اجزای شیمیایی معینی جدا شده ، در نتیجه آن ، اجزا اکسید شوند. الکترونها از منبع جریان خارج شده ، به طرف کاتد رانده می‌شوند.

عوامل موثر بر رسانش الکترولیتی

رسانش الکترولیتی به تحرک یونها مربوط می‌شود و هر چند که این یونها را از حرکت باز دارد، موجب ایجاد مقاومت در برابر جریان می‌شود. عواملی که بر رسانش الکترولیتی محلولهای الکترولیت اثر دارند، عبارتند از : جاذبه بین یونی ، حلال پوشی یونها و گرانروی حلال. انرژی جنبشی متوسط یونهای ماده حل شده با افزایش دما زیاد می‌شود و بنابراین مقاومت رساناهای الکترولیتی ، بطور کلی با افزایش دما کاهش می‌یابد. یعنی رسانایی زیاد می‌شود. به‌علاوه ، اثر هر یک از سه عامل مذکور با زیاد شدن دما کم می‌شود.

الکترولیز (برقکافت)

الکترولیز یا برقکافت سدیم کلرید مذاب ، یک منبع صنعتی تهیه فلز سدیم و گاز کلر است. روشهای مشابهی برای تهیه دیگر فلزات فعال ، مانند پتاسیم و کلسیم بکار می‌روند. اما چنانکه بعضی از محلولهای آبی را برقکافت کنیم، آب به جای یونهای حاصل از ماده حل شده در واکنشهای الکترودی دخالت می‌کند. از اینرو ، یونهای حامل جریان لزوما بار خود را در الکترودها خالی نمی‌کنند. مثلا در برقکافت محلول آبی سدیم سولفات ، یونهای سدیم به طرف کاتد و یونهای سولفات به طرف آند حرکت می‌کنند، اما بار این هر دو یون با اشکال تخلیه می‌شود.

بدین معنی که وقتی عمل برقکافت بین دو الکترود بی‌اثر در جریان است، در کاتد ، گاز هیدروژن بوجود می‌آید و محلول پیرامون الکترود ، قلیایی می‌شود:

(2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂(g

یعنی در کاتد ، کاهش صورت می‌گیرد، ولی به جای کاهش سدیم ، آب کاهیده می‌شود. بطور کلی ، هرگاه کاهش کاتیون ماده حل شده مشکل باشد، کاهش آب صورت می‌گیرد. اکسایش در آند صورت می‌گیرد و در برقکافت محلول آبی Na₂SO₄ ، آنیونها (^2-SO₄) که به طرف آند مهاجرت می‌کنند، به‌سختی اکسید می‌شوند:

2SO₄^2- → S₂O₄^2- + 2e

بنابراین ترجیهاً اکسایش آب صورت می‌گیرد:

2H₂O → O₂(g) + 4H⁺ + 4e

یعنی در آند ، تولید گاز اکسیژن مشاهده می‌شود و محلول پیرامون این قطب ، اسیدی می‌شود. بطور کلی هرگاه اکسایش آنیون ماده حل شده مشکل باشد، آب در آند اکسید می‌شود. در الکترولیز محلول آبی NaCl ، در آند ، یونهای ^-Cl اکسید می‌شوند و گاز Cl₂ آزاد می‌کنند و در کاتد ، احیای آب صورت می‌گیرد. این فرآیند ، منبع صنعتی برای گاز هیدروژن ، گاز کلر و سدیم هیدروکسید است:

2H₂O + 2Na⁺ + 2Cl^- → H₂(g) + 2OH^- + 2Na⁺ + Cl₂

سلولهای ولتایی

سلولی که به‌عنوان منبع انرژی الکتریکی بکار می‌رود، یک سلول ولتایی یا یک سلول گالوانی نامیده می‌شود که از نام "آلساندرو ولتا" (1800) و "لوئیجی گالوانی" (1780) ، نخستین کسانی که تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی را مورد آزمایش قرار دادند، گرفته شده است. واکنش بین فلز روی و یونهای مس II در یک محلول ، نمایانگر تغییری خود به خود است که در جریان آن ، الکترون منتقل می‌شود.

(Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s

مکانیسم دقیقی که بر اساس آن انتقال الکترون صورت گیرد، شناخته نشده است. ولی می‌دانیم که در آند ، فلز روی اکسید می‌شود و در کاتد ، یونهای Cu⁺² احیا می شود و به ترتیب یونهای Zn⁺² و فلز Cu حاصل می‌شود و الکترونها از الکترود روی به الکترود مس که با یک سیم به هم متصل شده‌اند، جاری می‌شوند، یعنی از آند به کاتد.

Zn(s) → Zn²⁺(aq) + 2e

(Cu²⁺(aq)+2e → Cu(s

نیم سلول سمت چپ یا آند ، شامل الکترودی از فلز روی و محلول ZnSO₄ و نیم سلول سمت راست یا کاتد ، شامل الکترودی از فلز مس در یک محلول CuSO₄ است. این دو نیم سلول ، توسط یک دیواره متخلخل از هم جدا شده‌اند. این دیواره از اختلال مکانیکی محلولها ممانعت می‌کند، ولی یونها تحت تاثیر جریان الکتریسیته از آن عبور می‌کنند. این نوع سلول الکتریکی ، سلول دانیل نامیده می‌شود.

نیروی محرکه الکتریکی

اگر در یک سلول دانیل ، محلولهای 1M از ZnSO₄ و 1M از CuSO₄ بکار رفته باشد، آن سلول را با نماد گذاری زیر نشان می‌دهیم:

(Zn(s) │ Zn2+(1M) │ Cu2+(1M) │ Cu(s

که در آن خطوط کوتاه عمودی ، حدود فازها را نشان می‌دهند. بنابر قرارداد ، ماده تشکیل دهنده آند را اول و ماده تشکیل دهنده کاتد را در آخر می‌نویسیم و مواد دیگر را به ترتیبی که از طرف آند به کاتد با آنها برخورد می‌کنیم، میان آنها قرار می‌دهیم. جریان الکتریکی تولید شده در یک سلول ولتایی ، نتیجه نیروی محرکه الکتریکی (emf) سلول است که برحسب ولت اندازه گیری می‌شود.

هر چه تمایل وقوع واکنش سلول بیشتر باشد، نیوری محرکه الکتریکی آن بیشتر خواهد بود. اما emf یک سلول معین به دما و غلظت موادی که در آن بکار رفته است، بستگی دارد. emf استاندارد، ˚ε ، مربوط به نیروی محرکه سلولی است که در آن تمام واکنش دهنده‌ها و محصولات واکنش در حالت استاندارد خود باشند. مقادیر ˚ε معمولا برای اندازه گیری‌هایی که در ˚25C به عمل آمده است،
معین شده است.

نور شیمی

نگاه اجمالی

چون آغاز حیات به کمک نور خورشید بوده ، لذا این عقیده عمومیت پیدا کرد که درک فرایندهای آغاز شده توسط نور ، درک خود زندگی است و اگر چه هیچ کس اطمینان ندارد که زندگی را بدرستی درک کرده باشد ، اما آگاهی و دانش نسبت به بسیاری از فرایندهای نور شیمی در حد کمال است. فرایندهای نور شیمی برای ادامه حیات در روی زمین اهمیت زیادی دارند. اهمیت نور شیمی ، بیشتر در این امر نهفته است که بشر و طبیعت هر دو آن را بخوبی به خدمت می‌گیرد.

سیر تحولی و رشد

بشر آگاه از زمان‌های بسیار دور با اثر نور بر ماده آشنا بوده است. مثلا رومیان می‌دانستند که نور خورشید برای رشد گیاهان لازم است. همچنین آنها می‌دانستند که نور آفتاب بر وسایل رنگی اثر تخریبی دارد. در آن ایام ، از انرژی خورشیدی استفاده عملی نمی‌کردند، جز اینکه معروف است که سربازان "اسکندر" دستبندی از الیاف رنگین داشتند که به عنوان ساعت از آن استفاده می‌کردند، زیرا با گذشت زمان رنگ آن تغییر می‌کرد.

در اواخر قرن هیجدهم ، "هیلز" ، فرآیند فتوسنتز را توضیح داد. پس از آن فیزیکدانان و شیمی‌دانان به این موضوع علاقمند شدند و از آن به بعد ، مطالب مربوط به نور شیمی گسترش یافت. در آغاز ، بررسی‌های نورشیمی در کشورهای حوزه‌ مدیترانه گسترده در زیر تابش عظیم خورشید توسعه یافت. "سیمیسیان" و "سیلبر" در سال 1900 در بولونی ، گزارش‌های علمی در مورد استفاده از نور خورشید در تغییرات شیمیایی چاپ نمودند و توضیح دادند که این واکنش‌ها بسیار جالب هستند.

چهل و پنج سال بعد ، "شونبرگ" و "مصطفی" در مصر در مورد واکنش‌های دسیر شدن ، حذف و حلقه‌سازی که همه توسط نور خورشید انجام شد، کشف جالبی نمودند. پس از آن واکنش‌های نور شیمی زیادی در فاز گازی انجام شد. در سال‌های بعد درباره کار "سیلبر" و "مصطفی" مطالب نظری زیادی به چاپ رسید. رابطه‌ی منطقی بین ماده و نور و مفهوم کوانتیده بودن انرژی از نظریه پلانک نتیجه گرفته شد و "آلبرت انیشتین" قاعده مهمی را فرموله کرد:« برای اینکه ترکیبی در یک واکنش شرکت کند، باید نور جذب نماید.»

در سال‌های اخیر ، فرآیندهای نور شیمی توسعه فراوان یافتند.

فرآیندهای نور شیمی

در فرآیند نور شیمی ، نور همراه یکی از اجزای واکنش کننده است. در نور شیمی ، اثرات فیزیکی و شیمیایی برانگیختگی الکترونی حاصل از اثر تابش الکترومغناطیسی با ماده ، مورد بررسی قرار می‌گیرد. تابش الکترومغناطیسی طیف گسترده‌ای از فیزیک امواج است که از طول موج کوتاه اشعه گاما تا طول موج‌های رادیویی و تلویزیونی را شامل می‌شود. اشعه ایکس و اشعه گاما ،‌ باعث یونیزه شدن مولکول‌ها می‌شوند.

در حالی که آنچه در نور شیمی بیشتر مد نظر است، برانگیختگی الکترونی است. لذا به طول موجهای زیر قرمز و فرابنفش ، توجه خاص معطوف می‌شود. همچنین واکنش‌ها ، تفکیک پذیری‌ ، ایزومری شدن و نشرنور توسط اتم‌ها و مولکولهای برانگیخته‌ ترکیبات شیمیایی ، هسته‌ اصلی فتوشیمی ( نور شیمی ) هستند.

هدف نور شیمی امروزی

• پاسخ به تقاضا برای انواع واکنشهای جدید و کلی
• جستجو برای ارائه نظریه‌های استادانه در مورد عوامل کنترل کننده انتقالات حالت برانگیخته.

کاربرد نور شیمی در زندگی

• فتوسنتز از انرژی خورشید برای تولید کربوهیدرات از دی‌اکسید کربن و آب و همچنین افزایش یا برگشت اکسیژن به هوا استفاده می‌کند.
  
  
• نور با تغییراتی که در گازها و ذرات معلق در اتمسفر ایجاد می‌کند، باعث اصلاح ترکیبات ساختاری و شیمیایی آنها شده و لذا از حیات بر روی زمین محافظت می‌کند. در واقع تولید مولکول‌های پیچیده‌ی حیات از مولکول‌های کوچک خود ، باعث ادامه حیات می‌شود.
  
  
• کاربرد نور در سنتز مواد جدید ، چه برای مصارف بیولوژیکی و چه صنعتی است.
  
  
• بینایی در موجودات زنده یک فرایندی نور شیمیایی است.

شیمی مواد غذایی

 

شیمی مواد غذایی

غذا و تغذیه ، بی‌شک مهمترین موضوع مورد بحث دنیای امروز را تشکیل می‌دهد. افزایش آگاهی و دانش مردم در مورد خصوصیات تغذیه‌ای ترکیبهای مختلفی غذایی ، نیازمند این است که در مورد غذاهای خاص اطلاعات بیشتری مانند میزان هر یک از مواد معدنی و ویتامینها و مقدار مواد قندی و چربی‌ها ارائه شود.

امروزه بسیاری از روشهای مورد استفاده در تجزیه غذاها بر اساس سیستمی استوار است که حدود صد سال پیش توسط دو دانشمند آلمانی به نامهای Stohman و Hennberg برای تجزیه مواد غذایی دامی ارائه گردید و تحت عنوان تجزیه تقریبی غذاها نامگذاری شد. این طرح تجزیه‌ای شامل اندازه گیری اجزای اصلی غذا با استفاده از روشهای نسبتا سریع و قابل قبول بدون نیاز به وسایل یا مواد شیمیایی پیچیده می‌باشد.

مواد غذایی در واقع دو نیاز فیزیولوژیکی یعنی تامین انرژی و تشکیل و مرمت بافتها را بر عهده دارند که کربوهیدراتها و چربی‌ها تامین کننده انرژی مورد نیاز هستند و پروتئین‌ها برای بازسازی بافت‌ها بکار می‌روند.

بررسی گروههای مهم غذایی

گروههای مهم غذایی شامل مواد قندی و نشاسته‌ای (کربوهیدراتها) ، شیر و لبنیات ، روغن‌ها و مواد چرب خوراکی ، گوشت و فرآورده‌های گوشتی می‌باشد.

مواد قندی و نشاسته‌ای

شیرابه‌ای قندی ، مایعات غلیظی هستند که که حاوی ساکارز ، قند احیا کننده دکسترین ، اسیدهای آلی و مواد ازته هستند. مهمترین شیرابه قندی که در صنعت قندسازی استفاده می‌شود، ملاس یا شیرابه چغندرقند و نیشکر است. شیرابه قندی دیگر ، گلوکز مایع است که در صنعت تهیه محصولات قندی اهمیت زیادی داشته و از هیدرولیز نشاسته و بخصوص نشاسته ذرت بوسیله اسید کلریدریک تهیه می‌شود.

محصول اسیدی هیدرولیز نشاسته ، سپس بوسیله کربنات سدیم خنثی شده و پس از بی‌رنگ کردن بوسیله زغال حیوانی به صورت گلوکز مایع عرضه می‌شود.

قند و شکر

قند و شکر از شیرابه نیشکر و یا چغندرقند پس از مراحل مختلف تصفیه ، تهیه و به اشکال مختلف عرضه می‌شود. مواد اولیه‌ای که در تهیه محصولات قندی به اسامی آب نبات ، تافی ، انواع ژله‌ها و غیره بکار می‌روند، عبارتند از: قند ، گلوکز مایع ، اسیدهای آلی ، اسانس و رنگهای خوراکی که در انواع تافی ، شیر و چربی و در ژله‌ها ، ژلاتین و صمغ نیز بکار می‌رود.

عسل

عسل عبارت از تراوشات و شیرابه گیاهان است که بوسیله زنبور عسل جمع‌آوری شده و تغییر و تبدیلاتی در آن به عمل آمده و در کندو ذخیره می‌شود. برای تبدیل شیرابه گیاه یا Nector به عسل ، ساکارز که قسمت عمده قند گیاهی را تشکیل می‌دهد، در اثر عمل آنزیمهای مترشحه بوسیله زنبور عسل به قندهای ساده گلوکز و لولز تبدیل می‌شود. بنابراین قندهای عمده آن گلوکز و لولز هستند و مقدار ساکارز آن نبایستی از 8 درصد متجاوز باشد. علاوه بر این قندهای دیگری از قبیل ایزومالتوز ، رافینوز ، ملزیتوز و غیره نیز به مقادیر کم در آن موجود است.

PH عسل ، اسیدی است و اسید عمده آن اسید فرمیک می‌باشد، ولی اسیدهای آلی دیگر از قبیل اسید استیک ، اسید سیتریک ، اسید مالیک ، اسید تانیک ، اسید اگزالیک و غیره در آن یافت می‌شوند.

عسلهای مختلف در طول مدت نگاهداری ایجاد کریستال می‌نمایند. سرعت شکرک زدن به نسبت بین گلوکز و لولز بستگی دارد. مقدار لولز عسل معمولا بیشتر از میزان گلوکز است و هر قدر مقدار لولز کمتر باشد، شکرک زدن زودتر و سریعتر انجام می‌شود.

غلات و مواد نشاسته‌ای

قسمت عمده ساختمان غلات و حبوبات را نشاسته تشکیل می‌دهد. فرمول عمومی نشاسته است. تعداد n غالبا بیشتر از هزار است. نشاسته در محیط مرطوب ، آب جذب می‌کند و در حرارت 70 درجه گرانول نشاسته باز شده و ایجاد حالت ژله‌ای در آب می‌نماید. هرگاه به محلول نشاسته ، ید اضافه شود، رنگ آبی ایجاد می‌شود. این رنگ در اثر حرارت از بین می‌رود، ولی پس از سرد شدن مجددا ایجاد می‌گردد.

• آرد گندم: دانه گندم عبارتست از: قسمت نشاسته‌ای 85 درصد ، سبوس (که حاوی مقدار زیادی سلولز و املاح معدنی می‌باشد) 12.5 درصد ، جوانه (شامل مقدار قابل توجهی پروتئین و چربی) 2.5 درصد. هرچه درجه سبوس گیری بیشتر باشد، رنگ آرد روشن‌تر می‌باشد و نسبت مواد پروتئینی و چربی نیز در آن کاهش می‌یابد. از آرد گندم و در پاره‌ای نقاط از آرد ذرت و نیز آردهای دیگر به منظور تهیه نان استفاده می‌شود.

شیر و لبنیات

شیر

شیر غذای بسیار کامل و باارزشی است. ترکیب عمده شیر از سه قسمت مختلف تشکل شده است: آب ، چربی و مواد جامد غیرچرب که شامل پروتئینهای شیر (کازئین ، آلبومین و گلوبولین) ، لاکتوز ، اسید لاکتیک ، اسید سیتریک و مواد معدنی می‌باشد.

افزودن آب به شیر و یا رقیق کردن آن با اندازه گیری وزن مخصوص شیر امکان‌پذیر است. بدین معنی که چون وزن مخصوص آب کمتر از شیر است، اضافه نمودن حجم معینی آب به شیر ، باعث کم شدن وزن مخصوص شیر می‌شود. از طرفی هرگاه قسمتی از چربی شیر گرفته شود، وزن مخصوص شیر افزایش می‌یابد و هرگاه در حین عمل گرفتن چربی ، افزودن آب به شیر انجام شود، ممکن است تفاوت قابل ملاحظه‌ای در وزن مخصوص شیر بوجود نیاید. ولی نتیجه آزمایشات دیگر از قبیل ماده خشک و مقدار چربی شیر ، وجود تقلب در شیر را در اختیار آزمایش کننده قرار می‌دهد.

خامه

خامه عبارتست از قسمتی از شیر که از نظر چربی غنی می‌باشد و معمولا با عمل خامه زنی از شیر جدا می‌شود. هرگاه خامه زنی به طریق مکانیکی انجام شود، محصول تهیه شده ممکن است تا 65 درصد حاوی چربی باشد.

شیر خشک

شیر خشک محصولی است که از تبخیر شیر حاصل می‌شود. رطوبت این محصول در درجه اول اهمیت قرار دارد، چون بالا بودن رطوبت یکی از عوامل تسریع فساد محصول می‌باشد. رطوبت شیر خشک نباید از 5.0 درصد تجاوز نماید و مقدار چربی آن برحسب اینکه شیر خشک تمام چربی و یا نیم چربی و بدون چربی باشد، متفاوت می‌باشد.

پنیر

پنیر محصولی است که از لخته شدن کازئین شیر در محیط اسیدی در اثر آنزیم مخصوص رنین که از معده چهارم یا شیردان گوساله حاصل می‌شود، تولید می‌گردد و بطور کلی انواع پنیر را به سه گروه پنیرهای نرم ، نیمه سخت و سخت تقسیم می‌کنند. در مرحله رساندن انواع پنیرها از تخمیرات مختلفی که در اثر فعالیت میکروارگانیسم و یا قارچ بخصوصی انجام می‌شود، استفاده می‌گردد.

پنیر یکی از محصولات با ارزش شیر بوده و دارای ارزش غذایی بسیار خوبی است. اسیدهای آمینه کازئین که در پنیر موجود می‌باشند، از نظر تنوع بسیار کامل بوده و حاوی کلیه اسیدهای آمینه ضروری می‌باشند.

کره

کره محصولی است که از زدن خامه بدست می‌آید. چربی خامه را جدا کرده و پس از خارج ساختن آب زیادی آن را به صورت یکنواخت در می‌آورند و گاهی مقداری رنگ و یا نمک به آن می‌افزایند. از نظر ساختمانی کره عبارتست از پخش ذرات آب در بین ذرات چربی که بطور ثابت قرار دارند و ترکیب کره عبارت است از: آب 15 - 15.3 درصد و 80 - 84 درصد مواد جامد غیر چرب شیر 1 درصد که شامل کازئین ، لاکتوز و املاح است.

عامل موثر در طعم و عطر کره ، دی استیل و به مقدار کمتر اسید بوتیریک ، اسید استیک ، اسید فرمیک و اسید پروپیونیک و آلدئید استیک است. جهت تهیه کره با طعم و عطر بهتر آنرا از خامه ترش‌شده تهیه می‌نمایند.

روغنها و چربی‌های خوراکی

روغنها و چربی‌های خوراکی از نظر شیمیایی جزء لیپیدها تقسیم بندی شده‌اند. لیپیدها گروهی از ترکیبات آلی هستند که در حلالهای آلی ( اتر ، کلروفرم ، بنزن و کربورهای هیدروژن از قبیل هپتان و هگزان و غیره) محلول بوده و در آب ، غیر محلول هستند. قسمت اعظم ساختمان روغن‌ها و چربی‌های خوراکی را تری گلیسریدها تشکیل می‌دهند.

تفاوت بین چربی و روغن از نظر حالت فیزیکی آنها در حرارت معمولی است، بدین معنی که چربی‌ها دارای ظاهری سفت هستند، در حالی که روغن‌ها در حرارت معمولی ، سیال و مایع می‌باشند. هرچه تعداد بند دوگانه در اسیدهای چرب تشکیل دهنده گلیسریدها کمتر باشد و یا ماده چرب از اسیدهای چرب با وزن مولکولی زیاد تشکیل شده باشد، از نظر فیزیکی سفت‌تر بوده و نقطه ذوب آن بالاتر است و برعکس زیاد بودن عوامل بند دوگانه و یا کم بودن وزن مولکولی اسیدهای چرب عللی هستند که باعث می‌شوند روغن از نظر ظاهری ، سیال و مایع باشد.

موقعی که چربی و یا روغن مدتی بماند، طعم و بوی آن تغییر می‌کند و در اصطلاح می‌گویند: روغن تند شده است . در حقیقت تند شدن روغن و یا مواد غذایی چرب ، فساد آنها را نشان می‌دهد. عواملی که فساد مواد چرب را تسریع می‌کنند، عبارتند از: گرما ، نور ، اشعه ماوراء بنفش ، رطوبت هوا و فلزات. هرقدر میزان غیر اشباع روغنها بیشتر باشد، اکسیداسیون سریعتر انجام می‌شود، به همین جهت روغن‌های مایع را در صنعت هیدروژنه می‌کنند.

همچنین مقادیر کم فلزات به عنوان تسریع کننده اکسیداسیون ، عمل اکسید شدن مواد چرب را تسریع می‌نمایند. به عنوان مثال مقدار 0.2ppm مس در کره ، اکسیداسیون آن را سریعا پیش می‌برد.

گوشت و فرآورده‌های گوشتی

گوشتهای مختلف ، منبع مهم پروتئین غذایی روزانه انسان را تشکیل می‌دهند. ترکیبات گوشت در حیوانات مختلف ، متفاوت بوده و در یک دام برحسب قطعات و قسمتهای بدن تغییر می‌کند. مقدار چربی در برخی از قطعات و قسمتهای بدن دام زیاد است و نسبت چربی و پروتئین از تا تغییر می‌کند. قسمت غیر چرب گوشت شامل نیتروژن ، پروتئین و آب و برخی املاح معدنی می‌باشد.

فساد گوشت

اثر آنزیمهای پروتئولیتیک سبب تجزیه و شکسته شدن ساختمان گوشت می‌شود و باعث آزاد شدن مقادیری مواد فرار و آمونیاک فرار در گوشت می‌شود و فعالیت آنزیمهای لیپولیتیک نیز سبب تجزیه و شکسته شدن مولکول چربی‌ها و گلیسریدهای موجود شده و دگرگونی آنها را سبب می‌شود. بالا رفتن اسیدهای چرب آزاد و نیز بوجود آمدن پراکسید و سایر عوامل فساد چربی‌ها ، موید فساد گوشت می‌باشد.

فرآورده‌های گوشتی نیمه آماده (سوسیس)

برای تهیه این فرآورده‌های خمیری از گوشت ، آرد ، انواع ادویه مختلف و در برخی مواقع شیر خشک استفاده کرده و برای بهبود تولید از پلی فسفاتها و نیز به عنوان نگاهدارنده از انیدرید سولفورو و سولفیت‌ها استفاده می‌شود. این خمیر در پوششهای طبیعی و یا مصنوعی نگاهداری شده و به صورت خام یا پخته و محصول دودی و شور و غیره تهیه و عرضه می‌شود.

برخی از فلزات موجود در مواد غذایی

سرب

سرب یکی از فلزات سنگین است که بطرق مختلف ، سبب آلودگی محیط و در نتیجه ایجاد عوارض مسمومیت حاد و یا مزمن در انسان می‌شود. تماس دراز مدت با این فلز سبب تجمع آن در بدن شده و یکی از مواد سرطانزا به حساب می‌آید. آلودگی مزارع و گیاهان به واسطه راه یابی فضولات کارخانجات که با ترکیبات سرب سروکار دارند، باعث افزایش میزان سرب در شیر و گوشت دامهائی که در مراتع چرا می‌کنند، شده و بطور مستقیم یا غیرمستقیم آلودگی غذای انسان را سبب می‌شود.

حداکثر میزان سرب برحسب استانداردهای موجود در کشورهای مختلف در آب آشامیدنی 50 میکروگرم در لیتر (ppb) و در مواد غذایی ، 2 میلیگرم در کیلوگرم (ppm) می‌باشد. همچنین لحیم قوطیهای کنسرو و در برخی موارد ، حاوی سرب است و نگاهداری غذا در این قوطی‌ها بخصوص در مورد اغذیه اسیدی سبب پیدایش سرب در ماده غذایی می‌شود.

مس

مس یکی از عناصر لازم در تغذیه انسان و دام است و به مقادیر کم در تولید هموگلوبین خون موثر است. به مقدار زیاد در اغذیه ایجاد عوارض و مسمومیت می‌نماید. استاندارد مس در بیشتر کشورها ، 20ppm در اکثر مواد غذایی است و در نوشابه‌ها و آب میوه این مقدار 2ppm می‌باشد. وجود مس در شیر به عنوان کاتالیزور در تسریع اکسیداسیون چربی و تغییر طعم شیر موثر است و میزان 2ppm مس در شیر و یا کره ، مدت نگاهداری این مواد را کاهش می‌دهد. همچنین وجود مس در میوه‌ها و سبزی‌های قوطی شده ، میزان ویتامین C موجود را کاهش می‌دهد.

قلع

مواد غذایی حاوی قلع در انسان ایجاد مسمومیت می‌نماید. گزارشهای متعددی مبنی بر مسمومیت افراد ناشی از مصرف آب‌میوه و یا مشروبات نگاهداری شده در قوطی ، در دست است. در صنایع غذایی ، قوطی‌های فلزی که به منظور نگاهداری اغذیه بکار می‌روند، اغلب بوسیله یک ورقه قلع پوشیده می‌شوند. اغذیه مختلف بخصوص اغذیه اسیدی و همچنین اغذیه گوگرددار مانند ماهی و گوشت در مدت نگاهداری با سطح فلز قوطی ایجاد واکنش نموده و قسمتی از فلز در آن حل می‌شود. حداکثر مجاز قلع در اغذیه در بیشتر کشورها 250ppm است.

افزودنیهای مواد غذایی

محافظها

نگهدارنده‌ها ، موادی شیمیایی هستند که با جلوگیری از رشد میکروارگانیسمها و اکسیداسیون مواد اکسید شونده و کنترل فعالیت آنزیمها ، فساد مواد غذایی را به تاخیر انداخته و مدت نگهداری آنها را طولانی می‌نمایند.

تثبیت‌کننده‌ها و استحکام دهنده‌ها

شامل موادی مانند صمغ‌ها ، نشاسته و دکسترین و ژلاتین و بعضی ترکیبات پروتئینی و غیره می‌باشد که در اثر ترکیب آنها با آب مواد غذایی ، خاصیت چسبندگی به ماده غذایی داده و حالت ژله‌ای‌شکل تولید می‌کنند و در بیشتر پودینگها ، سسهای سالاد ، انواع ژله و غیره استفاده می‌شود.

مکملهای غذایی

مکملهای غذایی ، موادی هستند که به عنوان تکمیل کننده و تقویت کننده به مواد غذایی اضافه می‌شوند. مثلا ویتامین D به شیر ، ویتامینهای گروه B به محصولات غلات ، ویتامین A یا بتاکاروتن به مارگارین و روغن‌های گیاهی ، ویتامین C به آبمیوه‌جات کنسرو شده و مصنوعی که از اسانس ، شکر و رنگ تهیه می‌شوند، افزوده می‌گردند.

امولسیون کننده‌ها

امولسیون کننده‌ها موادی هستند که به عنوان استحکام دهنده و ایجاد امولسیون برای روغن در آب ، آب در روغن ، گاز در مایعات و گاز در جامدات بکار می‌روند که یا از امولسیون کننده‌های طبیعی مانند لیستین و یا از امولسیون کننده‌های مصنوعی مانند مونو یا دی گلیسریدها و اسیدهای چرب و مشتقات آنها استفاده می‌کنند.

بی رنگ و سفید کننده ، اصلاح کننده و تعدیل کننده نشاسته

مواد اکسیدانی مانند پراکسید هیدروژن جهت سفید کردن شیری که جهت تهیه نوع خاصی از پنیر است، استفاده می‌شود. همچنین برای تغییر رنگ آرد تازه آسیاب شده و کیفیت عمل آوری نان ، از مواد اکسیداسیون استفاده می‌شود.

عوامل اسید کننده

این عوامل موادی هستند که جهت پایین آوردن PH به مواد غذایی افزوده می‌شوند که ضمن اصلاح طعم ، بطور غیرمستقیم از رشد باکتری‌ها جلوگیری نموده و مدت زمان استریل محصولات کنسرو را کمتر می‌نمایند. همچنین باعث جلوگیری از شکرک زدن مرباجات در غلظتهای زیاد می‌گردند. این مواد عبارتند از: اسید سیتریک ، اسید استیک ، اسید مالیک و ... .

طعم دهنده‌ها

برای تغییر طعم و اصلاح طعم مواد غذایی از طعم دهنده‌های طبیعی مانند ادویه‌جات و اسانسهای طبیعی و یا از طعم دهنده‌های مصنوعی مانند اسانسها استفاده می‌شود. اسانسهای طبیعی را از میوه ، گل ، برگ و غیره گیاهان توسط تقطیر در خلاء بدست می‌آورند. بعضی از اسانسهای مصنوعی عبارتند از: بنزآلدئید با طعم گیلاس ، اتیل بوتیرات با طعم آناناس و متیل آنترانیلات با طعم انگور و ...

رنگها

رنگها مواد رنگی مختلفی می‌باشند که به صورت طبیعی و یا مصنوعی تهیه شده و جهت خوش‌منظر کردن و یا متحدالشکل کردن و گاهی هم برای مخفی کردن و نامحسوس جلوه دادن عیوب و تقلب در فراورده‌های غذایی بکار می‌روند.