Chemia organiczna t. 2

Pierwsza książka w języku polskim dotycząca teoretycznych i praktycznych aspektów
analityki chemicznej i biochemicznej w toksykologii i kryminalistyce, opracowana na
podstawie doświadczeń pracowników akademickich prowadzących zajęcia dydaktyczne w
tych dziedzinach nauki w krajowych uczelniach i instytucjach naukowych.

Książka jest skierowana do studentów uczelni wyższych i instytutów naukowych, studiujących na kierunku chemicznym, specjalizujących się w chemii sądowej i kryminalistycznej, studentów innych kierunków powiązanych z naukami sądowymi (chemia, biochemia, biologia, medycyna, farmacja, prawo, psychologia), biegłych sądowych, pracowników wymiaru sprawiedliwości (sędziów, adwokatów, prokuratorów).

W rozprawie przedstawiono wyniki badań doświadczalnych rozpylania cieczy za pomocą rozpylaczy pęcherzykowych. Przebadano rozpylacze klasyczne oraz pęcherzykowo-wirowe, w których wykorzystuje się zjawisko ruchu wirowego, zarówno o typowych wymiarach, jak i zminiaturyzowane. Analizowano trzy rodzaje aeratorów: cylindryczny jednootworowy, cylindryczny wielootworowy i płaski. W każdym rozpylaczu montowano różne końcówki – o otworach cylindrycznych, stożkowych i profilowanych. Omówiono wyniki badań doświadczalnych i analizy wpływu kształtu otworu wylotowego na spadek ciśnienia i wartości współczynnika wypływu rozpylaczy pęcherzykowych. Największe wartości współczynnika wypływu zaobserwowano dla otworu profilowanego, a najmniejsze dla otworu cylindrycznego. Stwierdzono, że kształt otworu nie odgrywał tak dużej roli, gdy wartości stosunku masowego natężenia przepływu gazu do masowego natężenia przepływu cieczy były duże. Wykazano, że ze wzrostem masowego natężenia przepływu gazu wzrasta wartość kąta rozpylania. Zwiększenie strumienia cieczy może powodować albo zmniejszenie kąta rozpylania, albo – podobnie jak w rozpylaczach wirowych – zwiększenie – aż do osiągnięcia maksimum kąta rozpylania. Lepkość cieczy ma istotny wpływ na wartości kąta rozpylania. Im jest ona większa, tym kąt rozpylania jest mniejszy. Należy również zaznaczyć, że na kąt rozpylania wpływa konstrukcja samego rozpylacza. Podano wyniki badań doświadczalnych i analizy wpływu lepkości dynamicznej i wzdłużnej na wielkość kropel, ich rozkłady ilościowe oraz średnią średnicę kropel. Stwierdzono, że lepkość w istotny sposób wpływa na wielkość zastępczej średnicy kropel. Wykazano także, że ze wzrostem lepkości cieczy wzrasta udział liczbowy kropel o większych średnicach, a widmo rozpylenia ulega rozszerzeniu. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że bardzo istotną wielkością wpływającą na wartość średniej średnicy kropel jest lepkość wzdłużna rozpylanej cieczy. Przeanalizowano także struktury wewnętrzne i zewnętrzne rozpylanej cieczy. W rozprawie zamieszczono równania korelacyjne opisujące podstawowe wielkości charakteryzujące proces rozpylania. Zaproponowano równania wiążące konstrukcję rozpylacza, właściwości rozpylanej cieczy, natężenie przepływu gazu i cieczy ze współczynnikiem wypływu, kątem rozpylania oraz wielkością uzyskiwanych kropel, przydatne w praktyce projektowej.

W książce zostały omówione cztery systemy środowiskowe: atmosfera, litosfera, hydrosfera i antroposfera. Osią przewodnią opracowania jest geochemia, efekty jej zmian i wpływ działalności antropogenicznej człowieka na chemię komponentów środowiska. Geochemiczna historia Ziemi jest związana z czasem geologicznym i reakcjami chemicznymi zachodzącymi w cyklu geochemicznym - ogólnie w czasoprzestrzeni, w której w najstarszych dziejach Ziemi bardzo wysokie ciśnienia, atmosfera beztlenowa, brak dostępu promieni słonecznych spowodowały, że skały ulegały erozji ze względu na niekorzystne czynniki, a ruchy górotwórcze, kształtowanie się kontynentów i oceanów miały wpływ na chemizm powstających skał i minerałów. Następujące w czasie geologicznym przemiany odegrały doniosłą rolę w dziejach Ziemi.

Techniki chromatograficzne, w tym głównie chromatografia gazowa i cieczowa, należą do najważniejszych metod analizy większości związków chemicznych.
W każdym laboratorium analitycznym znajduje się co najmniej jeden chromatograf gazowy i/lub cieczowy. Pomimo, iż obie techniki osiągnęły już wysoki poziom rozwoju ciągle następuje udoskonalanie ich potencjału rozdzielczego, zarówno poprzez rozwój aparatury jak i opracowywanie nowych procedur analitycznych, co w konsekwencji rozszerza możliwości ich zastosowania. Wysokosprawna chromatografia cieczowa jest obecnie techniką używaną do analizy ponad 80% istniejących związków chemicznych.
Książka zawierała całokształt wiedzy dotyczącej chromatografii cieczowej – kolumnowej i planarnej. Zamierzeniem autorów było przekazanie wiedzy w sposób dostępny i zrozumiały, zarówno w zakresie teorii chromatografii jak i praktycznych zastosowań analizy chromatograficznej. Opisane zostały wszystkie techniki chromatografii cieczowej.

Fascynująca chemia to wędrówka po różnych obszarach chemii – porusza tematy ciekawe
i zaskakujące, zawiera pouczające informacje. Autorzy zastosowali dość szeroką definicję pojęcia „chemii”, włączając w nią również wycieczki do nauk pokrewnych, takich jak fizyka, biologia czy geologia.
Zapraszamy na pełną odkryć podróż, która rozpoczyna się od podstaw chemii. Zaczynamy od samego początku i odpowiadamy na takie pytania jak:
Co to jest atom? Jak chemicy zapisują struktury chemiczne? Dlaczego korzystają z różnych modeli, aby coś wyjaśnić? Jaką rolę odgrywa symetria cząsteczek? Jakie istnieją rodzaje oddziaływania? Co wymieniają ze sobą substraty podczas reakcji: jony czy elektrony?

Następnie przyjrzymy się powstawaniu pierwiastków – zarówno bezpośrednio po Wielkim Wybuchu, jak i w ramach procesów fuzji w rdzeniach gwiazd.

Powiemy również o tym, w jaki sposób życie zmieniło i wciąż zmienia powierzchnię planety Ziemi, począwszy od mikroorganizmów, które wzbogacały atmosferę w tlen, aż po powstanie ropy z materiału biologicznego.

W kolejnej części pochylamy się nad chemią, która funkcjonowała już od wczesnej historii ludzkości, czyli od czasów, w których poprzez obserwację i eksperymenty wykrystalizowały się pierwsze procesy chemiczne. W tym czasie chemia była przez długi okres składową takich nauk jak medycyna czy filozofia. Z pojawieniem się chemii jako nauki przyrodniczej na uniwersytetach w XIX wieku są związane ważne odkrycia.

Kolejny rozdział skupia się na ważnych zastosowaniach chemii we współczesnych czasach. Przemierzamy tutaj obszary chemii stosowanej i przedstawiamy tajniki najważniejszych surowców i materiałów budowlanych, takich jak metale, tworzywa sztuczne, beton czy ceramika.

Na koniec przyglądamy się aktualnym badaniom. Spektrum tematyczne jest tutaj szeroko zakrojone: począwszy od nowych substancji roboczych takich jak nanorurki węglowe, grafen czy ostra jak nóż ceramika po współczesne narzędzia takie jak obrazowanie mikroskopowe o wysokiej rozdzielczości i manipulacje genowe.

Mamy nadzieję, że czytelnikom udzieli się fascynacja pięknymi zdjęciami i grafikami przedstawiającymi znane i zaskakujące zjawiska, a także fascynacja logicznymi i różnorodnymi strukturami stanowiącymi nieodłączną część chemii.

Skrypt zawiera instrukcje wykonania 18 ćwiczeń laboratoryjnych, obejmujących podstawowe procesy i aparaturę przemysłowych systemów technologicznych. Ćwiczenia mają na celu zapoznanie studentów z przebiegiem wybranych procesów separacji składników, kontaktu fazowego oraz wymiany ciepła i masy, a także z konstrukcją aparatury i technikami pomiarowymi. Omówienie każdego ćwiczenia zawiera krótkie wprowadzenie teoretyczne oraz opis stanowiska badawczego, metodyki pomiarów i sposobu opracowania wyników. Opracowanie jest przeznaczone dla studentów kierunków inżynieria chemiczna i procesowa, technologia chemiczna, biotechnologia i biogospodarka, ale może być wykorzystywane na wielu pokrewnych kierunkach.