تاریخ انتشار : ۱۳۹۶/۴/۳۰ ۱۶:۱۵ |
کد خبر: ۳۹۸۵۲۴

داروهای مسکن

داروهای مسکن به طور وسیع و فزاینده‌ای در سراسر جهان مصرف می‌شود. اغلب، تسکین برای یکی از موقعیتهای زیر جستجو می‌شود: تنشهای هیجانی، تنش مزمن، افزایش فشار خون ، تقویت عوامل ضد درد، کنترل تشنج، به عنوان عوامل جانبی در بیهوشی، تجزیه و تحلیل تخدیری و به عنوان عامل برطرف کننده دردها و دردهای مفصلی.

پایگاه خبری شباویز / داروهای مسکن:

مقدمه :

داروهای مسکن به طور وسیع و فزاینده‌ای در سراسر جهان مصرف می‌شود. اغلب، تسکین برای یکی از موقعیتهای زیر جستجو می‌شود: تنشهای هیجانی، تنش مزمن، افزایش فشار خون ، تقویت عوامل ضد درد، کنترل تشنج، به عنوان عوامل جانبی در بیهوشی، تجزیه و تحلیل تخدیری و به عنوان عامل برطرف کننده دردها و دردهای مفصلی.اثر مسکن تقریبا در تمامی گروه داروها یافت می شود عواملی که این اثر را ایجاد می کنند، بتدریج از صد سال پیش تا کنون کشف شده‌اند. کلرال هیدرات که در سال 1832 توسط لی بیک کشف شد، در سال 1869 توسط لیبریش به عنوان یک داروی خواب آور با موفقیت مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین در سال 1827 لروکس، سالی‌سین را از درخت بید (سالیکس آلبا) جدا نمود و در سال 1837، پیریا اسید سالی‌سیلیک را ا زسالی‌سین تهیه نمود. آسپرین برای اولین بار توسط جرارد در 1853 تهیه شد و در سال 1899 توسط ایخن گروم مورد ارزیابی فارماکولوژیک قرار گرفت اما افتخار آن نصیب درسر (Dresr) که یک ریاضیدان و رئیس ایخن گروم بود شد. سایر داروهای مسکن نیز بتدریج معرفی شدند و مطالعه بر روی آنها هنوز ادامه دارد.

طبقه بندی داروهای مسکن:

داروهای مسکن به دو نوع داروهای مسکن خواب آور  وداروهای مسکن تب بر تقسیم میشوند: 

داروهای مسکن خواب آور :

انواع داروهای مسکن خواب آور داروهای مضعف عمومی یا غیر انتخابی سیستم اعصاب مرکزی هستند. این مواد برای کاهش بیقراری و تنشهای هیجانی و همچنین برای تسکین و یا ایجاد خواب به  کار می‌روند. تمایز میان آثار تسکینی و خواب آوری کاملا مشخص نیست. یک داروی واحد می‌تواند بسته به روش مصرف و مقدار بکار رفته هر دو اثر را بروز دهد مقدار اندک تنها سبب تسکین می‌شود حال آنکه مقادیر بیشتر سبب اثر خواب آوری می‌گردد. برخی از این داروها در مقادیر زیاد برای ایجاد بیهوشی در جراحی یا به عنوان بیهوش کننده فرعی به کار می‌روند. ترکیبات مسکن-خواب آور از نظر ساختمان شیمیایی تفاوت زیادی دارند اگر چه عوامل مفید در چند دسته شیمیایی متفاوت یافت شده‌اند اما دارای چندین جنبه فیزیکوشیمیایی و ساختمانی مشترک نظیر یک ناحیه قطبی(پایگاه خبری شباویز) آبدوست، ضریب توزیع اکتانول- آب نزدیک به 100 و مقاومت زیاد در برابر تغییرات زیستی می‌باشند.

انواع داروهای مسکن خواب آور :

ترکیبات متداولی که اغلب به عنوان داروی مسکن خواب آور مورد مصرف قرار می‌گیرند وابسته به یکی از گروههای زیر می‌باشند:
بنزودیازپین‌ها، باربیتواتها، پیریدین دیون‌ها و تریون‌ها، مشتقات کینازولین، الکل‌ها، کاربامات‌ها،

آلدئیدها و مشتقات آنها، آمیدها، شبه اوره‌های غیر حلقوی، بنزآزپین‌ها و داروهای وابسته،

فتوتیازین‌ها، مواد درون ‌زای مربوط به خواب و عوامل متفرقه.

نحوه عملکرد داروهای مسکن- خواب آور:

این مساله که داروهای مسکن خواب آور از راه مداخله در عملکرد سیستم فعال کننده مشبک از طریق تحریک مرکز خواب یا مهار عملکرد مرکز بیداری فعالیت می‌نمایند کاملا پذیرفته شده است. بعضیاز داروهای مسکن خواب آور داروهای فاقد ویژگی ساختمانی هستند مانند الکل‌ها، کاربامات‌ها و آلدئیدها. احتمالا اثر آنها ناشی از اتصال به مکانهای گیرنده ای ویژه نبوده و از خواص فیزیکوشیمیایی آنها منتج می‌شود. بسیار محتمل است که این مواد با اصلاح ثابت دی‌الکتریک و ساختمان پلیمرهای زیستی که آب اطراف آنها را گرفته است تغییرات هم‌آرایی را در بعضی از ماکرومولکولها که با یک نقش فیزیولوژیک مرتبط هستند القا نمایند. این مساله کاملا امکان پذیر است  زیرا اغلب این داروها اگر چه دارای اختلافات بسیار در ساختمان شیمیایی هستند، دو جنبه مشترک دارند:

1-گروهی که می‌تواند یک پیوند هیدروژنی تشکیل دهد.

2-گروههایی که می‌توانند ثابت دی الکتریک آب را کاهش دهند.

پرکاربردترین داروهای مسکن خواب آور یعنی بنزودیازپین‌ها و باربیتواتها و داروهای مربوط، به عنوان داروهای واجد ویژگی ساختمانی عمل می‌کنند. آثار آنها ناشی از اتصال به گیرنده های ویژه می‌باشد.باربیتواتها و ترکیباتی که از لحاظ ساختمانی به آنها وابسته‌اند (پیپریدین دیون‌ها، مشتقات کینازولین و برخی از داروهای دیگر) از راه مشابهی اثر می‌کنند. بنزودیازپین‌ها و باربیتواتها و داروهای وابسته مهار انتقال عصبی را در سیستم اعصاب مرکزی تسهیل می‌کنند و محل تاثیر باربیتوانها کمتر انتخابی است.

عوارض ناخواسته داروهای مسکن خواب آور :

یک داروی مسکن خواب آور ایده آل باید خوابی مشابه خواب طبیعی را القا نماید. متاسفانه، اغلب داروها خواب طبیعی را القا نمی‌کنند بلکه تنها مدت و شدت خواب REM را کاهش می‌دهند عوارض ناخواسته بسیار متداولی که با داروهای مسکن خواب آور ایجاد می‌شود خواب آلودگی، خواب عمیق، اغمای پایا و حتی مرگ می‌باشد که در اثر تضعیف مراکز تنظیم حیاتی در مغز در نتیجه مصرف بیش از حد ایجاد می‌گردد. مصرف طولانی مدت حتی در مقادیر درمانی، می‌تواند سبب ایجاد مقاومت و وابستگی بدنی شود. قطع ناگهانی، بضی اوقات سبب سندرم قطع شدید شده که با تشنج و هذیان مشخص می‌شود و ممکن است اغما و مرگ نیز رخ دهد. مسمومیت، با خارج کردن دارو از معده و نگه داشتن تنفس و گردش خون کافی درمان می‌گردد.

داروهای مسکن- تب بر :

داروهای مسکن-تب بر، داروهایی هستند که دردهای خفیف تا متوسط نظیر سردرد، درد عضلانی و درد مفصلی را برطرف کرده و هنگام تب، دمای بدن را کاهش می دهند .

انواع داروهای مسکن- تب بر :

داروهای مسکن- تب بر را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم نمود:

سالی‌سیلات‌ها، مشتقات پاراآمینوفنل، مشتقات پیرازولون، مشتقات اسیدآریل استیک، فنامات‌ها و ایزوسترهایشان و عوامل متفرقه.


نحوه عملکرد داروهای مسکن- تب بر :

داروهای مسکن- تب بر همچنین تحت عنوان مقابله کنندگان با درد نیز شناخته شده‌اند زیرا باعث تخفیف حساسیت نسبت به درد که توسط پروستاگلاندین‌ها1 القا می‌شود، می‌گردند. این ترکیبات حالت حساسیت نسبت به درد (آستانه پایین درد) را به آستانه درد عادی بر می‌گردانند. اگرچه برخی دارای خواص ضد التهابی نیز هستند، اما فعالیت ضد دردی آنها مستقل از این خصوصیات است. این ترکیبات، آثار خود را به صورت موضعی در محل یا نزدیکی محلی که مشکل ایجاد شده است، اعمال می‌کنند که بر آثار مرکزی ارجحیت دارد.

اعتقاد بر اینست که نحوه اثرشان از طریق مهار انتخابی از آنزیم ها (مثل سیکلو اکسیژناز) است که بیوسنتز پروستاگلازین ها را کاتالیز می‌کنند. مهار این آنزیم ها از حساسیت گیرنده‌های درد نسبت به میانجی‌ها و تنظیم کننده‌های درد، ادراک، تحریکهای مکانیکی یا مواد شیمیایی مانند یونها (مثل هیدروژن و پتاسیم)، هیستامین، سروتونین، ماده p، پرسوتاسیکلین و پرسوتاگلاندین‌ها جلوگیری به عمل آید. با این حال اثر درمانی این داروها می‌تواند به عوارض ناخواسته ناشی از آنها نیز مرتبط باشد: تحریک دستگاه گوارش و ایجاد زخم، مهار به هم چسبیدن پلاکتها و افزایش زمان خونریزی، کاهش عملکرد کلیوی و علائم حساشیوی می‌گردد.

عوارض داروهای مسکن:

یشرفت های سریع در مورد فناوری پزشکی و تحقیق در مورد داروهای جدید ودر دسترس ، باعث می شود این دارو ها به درمان بیمار کمک کنند، اگر چه متاسفانه عوارض گوناگون دارند.این عوارض دارویی ممکن است از یک خارش پوست شروع شده وتا مرگ بیمار ادامه یابد. تماس مواد مسکن مانند آسپرین یا بروفن یا استامینوفن با مخاط دستگاه گوارش، ایجاد زخم های کوچک و بزرگ نموده و بر اثر این زخم ها خونریزی های میکروسکوپی یا ماکروسکوپی به وجود می آید.داروهای مسکن علاوه بر اینکه ایجاد عارضه در دستگاه گوازش می کنند از طریق جذب به بدن و همچنین از راه خون می توانند اثرات مضر خود را به سیستم دفاعی بدن برسانند واز طرف دیگر ممکن است ایجاد اختلال در زمان انعقاد خون هم بکنند و به همین دلیل برای افراد مبتلا به بیماری قلبی ، آسپرین تجویز میشود. خونریزی ممکن است مخفی بماند و بعد ا زمدت های طولانی ایجاد کم خونی و فقر آهن نموده و باعث شود بیمار از ضعف بدن و بی حالی شکایت کند.  بعضی از افراد باید برای جلوگیری از خونریزی به اتاق عمل رسانده شوند ودر معدودی از افراد ممکن است معالجات، موثر واقع نشوند و بیما رفوت کند . در ضمن این داروها مخدر و اعتیاد آور نیز هستند. ایبوپروفن رابطه مستقیمی با افزایش فشار خون دارد اما اگر استامینوفن طبق دستور پزشک استفاده شود عوارض جانبی کمتری به جای می گذارد. مصرف مقدار زیاد استامینوفن باعث آسیب دیدگی کبد و کلیه می شود و مصرف تای لنول در میان زنان نیز باعث افزایش فشار خون می شود قرص هایاستامینوفن، ایبوپروفن و آسپرین قرص هایی هستند که برای آرام کردن سردرد و تسکین دردهایعضلانی استفاده می شود، این قرص ها اکثراً توسط افرادی که به دردها ی مزمن و کهنه دچار هستندمثل رماتیسم مصرف می شود.

استامینوفن:
استامینوفن یا پاراستامول یک داروی ضد درد و ضد تب است که به طور گسترده مورد استفاده قرارمی گیرد.از استامینوفن در درمان بسیاری از دردها مانند سردرد، دردهای عضلانی، کمردرد و درد دندان استفاده می شود. تاثیر این دارو حدود 12 دقیقه بعد از مصرف خوراکی آن شروع میشود.استامینوفن یک داروی ضد التهاب نبوده و اثرات ضد التهابی اندکی دارد. مصرف زیاد استامینوفن می تواند موجب آسیب کبد شود و در بعضی کشورها این دارو شایعترین علت آسیب حاد کبدی است.

استامینوفن یکی از شایعترین داروهایی است که اوردوز می شود. این دارو بدون نسخه پزشک قابل دسترس است. ضد درد استامینوفن در حد آسپیرین است در حالیکه اثرات ضد التهابی کمتری دارد. از اثرات استامینوفن می توان در کاهش درد آرتریت یا التهاب مفاصل استفاده کرد گرچه این دارو تاثیر زیادی بر خود التهاب و یا کاهش قرمزی یا تورم مفصل ندارد. این  دارو را میتوان بطور موثری در کنترل درد ساییدگی مفاصل مصرف کرد و اثر این دارو در کاهش درد آرتروز زانو با اثر ایبوپروفن قابل مقایسه است. روش­هاي متعددي از جمله اسپکتروفتومتري مرئي- ماورائ بنفش، روشهاي کروماتوگرافي و روشهاي الکتروشيميايي براي تعيين استامينوفن در ساختارهاي دارويي و سيالات بيولوژيکي به کار­برده شده­است. در اين ميان، روشهاي الکتروشيميايي به دليل حساسيت بالا، سادگي و تکرارپذيري يکي از پرکاربردترين روشها مي­باشد.

شکل 1-1 ساختار شیمیایی استامینوفن

نام آیوپاک

4N-hydroxyphenyl)acetamide)

شمارهٔ CAS

۱۰۳-۹۰-۲

   

Pubchem

۱۹۸۳

جرم مولی (گرم بر مول)

۱۵۱٫۱۷ g/mol

نیمه عمر

۱۴ ساعت

متابولیسم

۹۰ تا ۹۵٪ - کبدی

زیست فراهمی

~۱۰۰٪

راه استعمال

استنشاقی دهانی وریدی و شیاف

مصرف در بارداری

ایمن

دمای ذوب

۱۶۹

   
 
تاریخچه استامینوفن:

در قرون وسطی ترکیبات موجود در پوست درخت بید سفید (گروهی از مواد شیمیایی به نام - سالیسینات، که بعدها به تکامل و ظهور آسپرین منجر شدند) و همچنین ترکیبات موجود در پوست درخت اوکالیپتوس بعنوان مواد کاهنده حرارت شناخته می‌شدند. پوست درخت اوکالیپتوس در ساخت گنه‌گنه برای درمان مالاریا به کار رفت که خود گنه‌گنه خاصیت کاهش سطح حرارت بدن را داراست. تلاش‌ها برای پالایش و جداسازی اسید سالیسیلیک  و سالیسیلین تا اواخر قرن نوزدهم میلادی ادامه داشت تا اینکه فیلکس هوفمان شیمیدان شرکت آلمانی بایر، این تلاش‌ها را به سرانجام رساند. چهل سال پیش از هوفمان، فریدریک گیرهارد دانشمند و شیمیدان فرانسوی این کار را کرده بود ولی به‌ دلیل اینکه گمان می‌برد جداسازی این مواد از یکدیگر امکان‌پذیر نمی‌باشد از ادامه کار منصرف شد. هنگامی که در دهه هشتاد قرن نوزدهم درختان اوکالیپتوس کمیاب  شدند جستجو برای یافتن جایگزین آغاز شد. در سال ۱۸۸۶ پروفسور أدولف کوسمال در دانشگاه استراسبورگ در حال مطالعه بر روی تاثیرات ماده ضدانگل نفتالین بود، هنگامی که نفتالین موجود در آزمایشگاه تمام شد دو تن از همکاران جوانش به نام‌های أرنولد کان و پل هپ برای تهیه نفتالین به داروخانه رفتند لیکن داروساز به اشتباه اسیتانیلید را به جای نفتالین به آنها فروخت. آنان پس از مطالعه، از اثرات کاهنده حرارت اسیتانیلید شگفت‌زده شدند و به لطف اشتباه داروساز، خواص کاهنده حرارت استانیلید کشف گردید. اما خواص ضددرد اسیتانیلید، سال‌های زیادی پس از این ماجرا کشف شد. اسیتانیلید در واقع پدر پاراستامول و فیناسیتین است.

 کاربرد:

استامینوفن به‌خوبی قابل تحمل بوده و مانند آسپرین عوارض جانبی بسیاری ندارد واز آن‌جاکه برای خرید و مصرف استامینوفن نیازی به نسخه پزشک نیست، این دارو به صورت آزاد در دسترس همگان است[3].این دارو معمولاً برای درمان تب، سردردو دردهای خفیف استفاده می‌شود. در صورتی که پاراستامول به همراه ضدالتهاب‌های غیراستروئیدی استفاده شود، می‌تواند در درمان دردهای شدید نیز موثر باشد. استامینوفن معمولاً در بیشتر نسخه‌های تجویز شده، برای درمان سرماخوردگی وآنفولانزا به‌کار می‌رود. مصرف بسیار بیش از حد آن میتواند به مسمویت کبدی منجر  شود. مهم‌ترین علت نارسایی برق آسای کبد در غرب، مسمومیت‌های ناشی از پاراستامول است. مشروبات الکلی خطر مسمویت با پاراستامول را افزایش می‌دهند. استامینوفن از جمله داروهای  ضد تب وضد درد غیر مخدر است  که اثرات ضد التهابی و ضد پلاکتی وبا تاثیر مستقیم به مرکز حرارتی هیپوتالاموس برای انسداد مواد تب زای درونی ،اثر ضد  تب خود را اعمال میکند ،اما با انسداد عروق محیطی باعث افزایش جریان خون در پوست و افزایش تعریق شده ودر نتیجه حرارت بدن زیاد می شود[10]

میزان مصرف استامینوفن چیست:

استامینوفن معمولا بدون نسخه پزشک قابل دسترس است. این دارو به فرم ژنریک هم توزیع میشود ولی معروفترین نام تجاری آن تایلنول1 است. استامینوفن بصورت قرص، کپسول، قرص های جویدنی، شربت، شیاف و تزریقی استفاده میشود. قرص و کپسول های این دارو در مقادیر 325 و 500 و 625 میلی گرم و شربت آن بصورت 500 میلی گرم در هر 15 سی سی توزیع میشود. استامینوفن را باید در دمای اطاق ولی به دور از رطوبت  و گرما نگه داری کرد. مقدار مصرف استامینوفن در بالغین 1000-325 میلی گرم هر شش ساعت یکبار است و حداکثر میزان مصرف روزانه آن 4 گرم در روز است. استامینوفن را میتوان به فاصله های چهار و یا شش ساعته مصرف کرد.

 

 عوارض استامینوقن:

ميزان مصرف توصيه شده براي بزرگسالان و بچه هاي بالاي 12 سال 335 تا 650 ميلي گرم هر 4 تا 6 ساعت در صورت نياز است. اين ميزان براي بچه‌هاي 6 تا 11 سال 150 تا 300 ميلي‌گرم 3 تا 4 بار در روز است. تعيين ميزان مصرف دارو براي بچه‌هاي زير 6 سال بايد با مشورت پزشك صورت گيرد. فرآورده‌هاي مختلف اين دارو داراي مقادير متفاوتي استامينوفن هستند.   استامينوفن عوارض جانبي كمي دارد. شايع‌ترين عارضه آن سبكي سر است. بعضي افراد ممكن استدردي در كمر احساس كنند. همچنين به طور نادر باعث بروز واكنش‌هاي آلرژيك مي‌شود. هر فردي كه پس از مصرف استامينوفن، جوش، تورم يا تنگي نفس پيدا كرد، بايد مصرف دارو را قطع كرده و فوراً به پزشك مراجعه كند.                                            

استامینوفن و از کار افتادگی کبد: 

دانشمندان پس از آنكه معلوم شد مسكن استامينوفن يكي از علل عمده از كار افتادگي كبد در آمريكا بوده  است، نسبت به عواقب مصرف زياد اين دارو هشدار داده‌اند. به گفته محققان موارد سالانه از كار افتادگي كبد در اثر مصرف استامينوفن از 28 درصد در سال1998 به 51 درصد در سال 2003 افزايش يافته است. كارشناسان مي‌گويند اعمال محدوديت بر فروش اين دارو در انگلستان به كاهش موارد از كار افتادگي كبد در اين كشور كمك كرده است. گروه مطالعه از كارافتادگي حاد كبد در آمريكا، كه با شركت پژوهشگران از دانشگاه‌هاي مختلف اين كشور تشكيل شد، داده هاي 662 بيمار  كه در فاصله سال هاي 1998 تا2003 به خاطر ازكارافتادگي حاد كبد بستري و درمان شده بودند را تجزيه و تحليل كرد.از ميان 275 موردي كه به مصرف استامينوفن مربوط مي شد، 48 درصد آنها غيرعمدي،44 درصد ناشي از تلاش براي خودكشي و باقي نامعلوم بود.معلوم شد افرادي كه دچار مسموميت غيرعمدي شده بودند چندين داروي مختلف كه حاوي استامينوفن بوده است را مصرف كرده‌اند محققان دريافتند كه مصرف 10 گرم استامينوفن در روز - معادل 20 قرص 500 ميلي گرمي مي‌تواند باعث از كار افتادن كبد شود.

استامينوفن و آسم:

در پژوهشي كه از سوي موسسه ملي پژوهشي آزمايشي بهداشت و تغذيه دانشگاه ناتينگهام انگليس صورت گرفته است، محققان دريافتند(شباویز) كه مصرف دائم و بدون تجويز مسكن استامينوفن، خطر ابتلا به آسم و بيماري مزمن گرفتگي ريوي را افزايش داده و در صورت مصرف روزانه باعث آسيب فعاليت ريه‌ها مي‌شود. پژوهشگران حدود 13 هزار و 500 آمريكايي را طي سال‌های  1988 تا 1994 از نظر ميزان مصرف آسپرين، استامينوفن و ايبوپروفن مورد مطالعه قرار دادند. به گفته اين محققان، مصرف ميزان بالاي استامينوفن ميزان آنتي‌اكسيدان (گلوتاتيون) را در بافت شش‌ها كاهش مي‌دهد كه اين امر منجر به آسيب ريه و بروز بيماري‌هاي تنفسي و آسم مي‌شود. در اين مطالعات در مورد ساير مسكن‌ها از جمله آسپرين و ايبوپروفن اين نتايج به دست نيامد.

مصرف بيش از حد:

مصرف بيش از حد استامينوفن سبب تهوع، استفراغ، تعريق و خستگي مي‌شود. استامينوفن نبايد بيش از 4 گرم 4000(ميلي گرم) در 24 ساعت مصرف شود، چون ممكن است به كبد صدمه بزند. درمان‌ مسموميت‌ بايد هرچه‌ زودتر آغاز شود. در صورتي‌ كه‌ درمان‌ مصرف‌ بيش‌ از حد‌ ‌استامينوفن‌ ظرف‌ 24 ساعت‌ اول‌ آغاز نشود، ممكن‌ است‌ نتوان‌ از آسيب‌ كبدي‌ يا‌ ‌مرگ‌ جلوگيري‌ كرد‌.

  1. هشدارها:

 

1-  در بیماران دیابتی احتمال مثبت شدن کاذب تست قند خون وجود دارد.  

2- از مصرف سالیسیلات ها با سایر ضد التهاب های غیر استروئیدی همراه با استامینوفن بیش از

چند روز باید خودداری شود.

3- در موارد الکلیسم فعال ،بیماری کبد و هپاتیت ویروسی با احتیاط مصرف شود.

4- کسانی که به هر نوع غذا ،نگهدارنده،رنگ های خوراکی یا داروها نیز حساسیت دارند باید در

در مصرف استامینوفن احتیاط  کنند. [1]

تداخل دارويي:

استامينوفن ممكن است با داروهاي ديگر تداخل پيدا كند. در اين حالت ممكن است اثر يك يا هر دو دارو تغيير كند يا عوارض جانبي داروها تشديد شود. از جمله داروهايي كه با استامينوفن تداخل دارند، مي‌توان به الكل، ضد التهاب‌هاي‌‌ غيراستروئيدي (مانند آسپرين بروفنو ... ) داروهاي ضدبارداري  خوراكي، فني توئين ، وارفارين ، كلستيرامين، ايزونيازيد و زيدو وودين اشاره كرد. براي جلوگيري از بروز عوارض بهتر است قبل از استفاده همزمان استامينوفن با ديگر داروهاي تجويز شده و يا بدون نسخه با يك پزشك مشورت شود.

پیشینه علم نانو:

به نظر ميرسد اولين رشته های در مقياس نانو در سال 1970 ميلادي در دانشگاهی در فرانسه تهیه شد . این رشته ها هفت نانومتر قطر داشتند و با روش رشد توسط بخار تهيه شده بودند. با اين حال امروزه نام ایجیما از آزمايشگاهي در تسوكوبا به عنوان اولين كسي كه در سال 1991 موفق به مشاهده نانولوله ها شد، در صدر محققان اين رشته باقي مانده است.در همين زمان  و به طور مستقل در مسكو نيز دانشمندان موفق به كشف ريزلوله هايي شده بودند كه البته نسبت طول به قطر آن كمتر از يافتهٔ ايجيما بود. روسها نام این  ماده رابارلنز گذاردندآنچه ايجيما موفق به  مشاهده آن شده بود نانولوله چند لايه بود و وی به فاصله دو سال موفق به مشاهده نانولوله تك لايه نيز  گشت. گروه رايس در  1996 موفق به ساخت دسته هاي موازي از نانولوله تك لايه شدند كه راه را  براي پژوهشهای  بيشتر روی  فيزيك كوانتوم تك بعدی  باز كرد.

دسته بندی نانو مواد:

نانو مواد دارای چشم انداز ویژه ای هستند که می تواند در زمینه های وسیعی از کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. از مهم ترین خواص مواد نانو سایز، ابعاد آن ها می باشد. موادی به عنوان مواد نانو نامبرده می شوند که یکی ازا بعاد خطی آن ها کمتر از 100 نانو متر باشد. مواد نانو سایز با خوشه ای از مولکول ها در حد یک نانومتر یا کمتر و یا با چند عدد کریستال که دارای ابعاد کمتر از 100 نانومتر هستند، می باشند. اگر اندازه دانه با اندازه ذره یکی باشد به ذره  نانو، تک کریستال  گویند. ذرات  نانو بسته به ابعادشان به چهار دسته تقسیم می شوند:

- ذرات صفر بعدی (مانند ذرات کروی که قطر آن ها زیر 100 نانو متر باشد.)

- ذرات یک بعدی (مانند نانو وایرها)

- ذرات دو بعدی (مانند فیلم نازک)

- ذرات سه بعدی (مانند مواد با ساختار نانو)

 

نانو مواد را می توان به شکل زیر  نیز تقسیم بندی کرد:

- مواد نانوساختار توده ای

- نانوذرات (ذرات کوانتومی یا نقاط کوانتومی)

- نانوسیم ها

- نانولوله ها

- نانوالیاف

- مواد نانو حفره ای

- فولرین ها

 

روش های سنتز نانو مواد:

به طور کلی روش های سنتز نانو مواد را می توان به دو دسته بالا به پایین و پایین به بالا تقسیم بندی کرد.

روش های بالا به پایین:

در این روش، ابعاد یک ماده توده ای کاهش پیدا می کند تا به ابعاد مورد نظر برسد. از جمله روش های بالا به پایین می توان به لیتوگرافی و فعال سازی مکانیکی اشاره کرد.

روش های پایین به بالا:

 در این روش با کنترل آرایش و چیدمان اتم ها و مولکول ها می توان به محصول مورد نظر دست یافت. از جمله روش های پایین به بالا می توان به رسوب شیمیایی از فاز بخار و سل – ژل اشاره کرد.

 

معروف ترین روش های سنتز نانومواد عبارتند از:

- روش های مکانیکی

- رسوب دهی شیمیایی از فاز بخار (CVD)

- رسوب دهی فیزیکی از فاز بخار (PVD)

- روش آئروسل

- کند و پاش یا اسپاترینگ

- هیدروترمال و سولوترمال

- میکروامولسیون و مایسل معکوس

- سل- ژل

- رسوبگذاری

- احیای الکتروشیمیایی- سونوشیمی

- تخریب حرارتی

- لیتوگرافی

 

 نانولوله های کربنی :

در سال 1991 دانشمندی به نام سومیو ایجیما  به طور کاملاً اتفاقی، ساختار دیگری از کربن را کشف و تولید کرد که خواص منحصر به فردی دارد. وی در ابتدا این ساختار را نوعی فولرن تصور نمود  که در یک جهت کشیده شده است. اما بعدها متوجه شد که این ساختار، خواص متفاوتی از فولرن ها دارد و به همین دلیل آن را، نانولوله ی کربنی نامید. [17-16] در یک نانولوله ی کربنی، اتم های کربن در ساختاری استوانه ای آرایش یافته اند. یعنی یک لوله ی توخالی که جنس دیواره اش از اتم های کربن است. آرایش اتم های کربن در دیواره ی این ساختار استوانه ای، دقیقاً مشابه آرایش کربن در صفحات گرافیت است. در گرافیت، شش ضلعی های منظم کربنی در کنار یکدیگر صفحات گرافیت را می سازند.  این صفحات کربنی بر روی یکدیگر انباشته می شوند و هر لایه از طریق پیوندهای ضعیف واندروالس به لایه زیرین متصل می شود. هنگامی که صفحات گرافیت در هم پیچیده می شوند، نانولوله های کربنی را تشکیل می دهند. در واقع،  نانولوله ی کربنی، گرافیتی است که به شکل لوله در آمده باشد (شکل 2).

 

 

 

نانولوله ی کربنی

صفحه گرافیت

پیچش

 

 

شکل1-2. شکل گیری نانولوله ها از صفحات گرافیت

 

 

انواع نانولوله های کربنی:

نانولوله های کربنی به دو دسته کلی نانولوله های کربنی تک دیواره SWNT) )1 و نانولوله های کربنی چند دیواره (MWNT)2 تقسیم می شوند. چنانچه نانولوله کربنی فقط شامل یک لوله از گرافیت باشد، نانولوله تک دیواره و اگر شامل تعدادی از لوله های متحد المرکز باشد نانولوله  چند دیواره نامیده می شود (شکل 3).

 

 

شکل1-3. انواع مختلف نانولوله های کربنی

نانولوله های کربنی تک دیواره SWNT) ):

ساده ترین حالت ،حالتی است که نانولوله تنها دارای یک دیواره باشد و این در حالی است که در اکثر مواقع نانو لوله  دارای ساختاری یا چند دیواره است .فاصله بین دو دیواره 0.336 تا 0.34 نانومتر و طول پیوند نیز در این حالت 0.14 نانومتر می باشد که از طول پیوند در الماس بوده ودر نتیجه ماده دارای استحکام بیشتری خواهد بود .اندازه قطر نانولوله های کربنی بین  یک تا دو نانومتر است . نازکترین نانولوله های کربن که تا امروز ساخته شده است قطری برابر 0.24 نانومتر دارد که یک ابررسانا نیز به شمار می رود.با ستفاده از ترکیب گرافیت با کاتالیست هایی از قبیل نیکل،کبالت و آهن می توان نانولوله های تک دیواره حاصل نمود.

نانو لوله های کربنی چند دیواره (MWNT):

اولین نانولوله های کربنی که کشف شد نانولوله کربنی چند دیواره بود که فاصله بین لایه ها در حدود 0.34 نانومتر بود که بسیار نزدیک  به فاصله بین لایه ای در صفحات گرافیتی یعنی  0.335 نانومتر  است .نانولوله های کربنی ماکرو مولکولهای تک بعدی و منحصر به فردی هستند که پایداری شیمیایی و حرارتی برجسته ای دارند و خواص مکانیکی انها شامل استحکام ،سفتی بالا ،چگالی کم وخالص بودن ساختار[28-18] می تواند نانولوله ها را به گزینه اید ه الی برای بسیاری ازکاربردهای تکنولوژیکی از قبیل استفاده در پیل های ذخیره هیدروژن و سنسورهای شیمیایی تبدیل نماید [30-29].سهولت انتقال الکترون بین اجزا الکترو فعال و الکترودها CNT ها را به گزینه مناسبی برای تهیه سنسورها و بیوسنسورها تبدیل کرده است.امروزه نانولوله های کربنی در الکترودهای خمیر کربن مورد استفاده قرار می گیرند[33-31]استفاده از MWNT ها در ترکیب خمیر کربن  نه تنها هدایت سنسور را افزایش می دهد بلکه تبدیل سیگنال شیمیایی به سیگنال الکتریکی را نیز افزایش می  دهد.با افزایش هدایت ،دامنه دینامیکی و زمان پاسخ الکترود بهبود می یابد و با افزایش پاسخ پتانسیل سنسور به سمت مقادیر نرنستی بهینه می شود[34]

روش های تولید:

روشهای  توليد نانولوله های  كربنی  به اختصا ر شامل موارد زير است:

  1. تبخير يا سايش ليزری
  2.  
  3.  
  • رسوبدهي شيميايي بخار به كمك پلاسما
  • رشد فاز بخار
  • الكتروليز

 

 

خواص و کاربردهای نانولوله های کربنی :

نانولوله ها عليرغم برخورداری از قطر بسیار كم، استحكام كششي بالا یی  در حدود صد گيگا پاسكال دارند[12].از ديگر خصوصيات نانولوله ها وجود پيوندهای  واندروالس بين اتمهاو لذا توانایی  بسيار  پايين آنهابرای چسبيدن به يكديگر خواص الكتريكی  منحصر به فرد ) درنانولوله فلزي و نيمه هادي) [15و13و12و11].رسانایی تنها در جهت طولی[12-11] .رسانایی حرارتی  و خاصیت نشر  میدانی است. خاصیت  نشر ميدانی در ساختارهایی كه دارای نسبت طول به قطر بالا ) بزرگ تر  از هزار ( ، دارای رأس اتمی تیز ، ثبات بالای حرارتی و شيميایی و هدايت بالای الكتريكی و  گرمایی باشند، ديده ميشود. کشف نانوله های چند دیواره در سال 1991، موجب شده است که فعالیت های تحقیقاتی گسترده ای درعلوم به بحث نانو ساختارهای کربنی و کاربردهای آنها اختصاص یابد. دلیل عمده ی این مسئله تکامل ساختاری مورد انتظار آنها، اندازه کوچک، چگالی کم، سختی بالا، استحکام بالا (استحکام کششی-  خارجی ترین جداره ی یک نانولوله کربنی چند دیواره تقریبا ً 100 برابر بیشتر از آلومینیوم است) و خواص عالی الکتریکی آنهاست. در نتیجه نانولوله های کربنی ممکن است به طور گسترده در تقویت مواد، صفحه نمایش مسطح با انتشار میدانی، حسگرهای شیمیایی، دارو رسانی و علم نانو الکترونیک کاربرد یابند.

سنسورهای شیمیایی:

سنسورهای شیمیایی غلظت ذرات مخصوص (اتم ها، مولکول ها یا یون ها. را در گازها یا مایعات) را با استفاده از علامت الکتریکی ثبت می کنند. در مواردی که با تشخیص مواد بیولوژیکی ویژه سر و کار دارند، وسایل به کار برده شده به عنوان سنسورهای بیولوژیکی شناخته می شوند. اینها اغلب یک طبقه ی جداگانه از سنسور شیمیایی تلقی می شوند. سنسورهای شیمیایی خیلی متفاوت از سنسورهای فیزیکی هستند، در وهله ی اول، تعداد گونه های شیمیایی که روی سنسور عمل می کنند معمولاً خیلی بالا هستند. یادآوری می شود که تقریباً 100 اندازه گیری فیزیکی می تواند با استفاده از سنسورهای  فیزیکی ثبت شود. در مورد سنسورهای شیمیایی، این تعداد از یظر اهمیت چندین مرتبه بزرگتر است.  یک مثال از این تغداد ترکیباتی است که برای آزمایش ها در آزمایشگاه های پزشکی انجام می شود.  ثانیاً، باید سنسور شیمیایی وسیله ای را که اندازه گیری می کند«باز» باشد و نمی تواند مثل مورد سنسورهای حرارتی بسته باشد. این بدان معنی است که آن در معرض عوامل نامطلوب از قبیل نور یا خوردگی قرار دارد. تشخیص ذرات ویژه همانطور که در بالا شرح داده شد در بیشتر موارد مسئله ی اصلی نیست. چون این کاری است که می تواند با استفاده از روش های شیمی تجزیه ای، به عنوان مثال، با کمک طیف سنج های جرمی، کروماتوگراف های گازی، یا روش های نوری یا مغناطیسی، انجام  شود.در مقایسه با این روش ها، که معمولاً نیاز به وسایل گرانقیمت و کار ناپیوسته دارد، نیاز مبرم به سنسورهای شیمیایی وجود دارد با خواصی از قبیل:

  • ساختمان کوچک، نیرومند و قابل اعتماد؛
  • سازگاری میکروالکترونیکی؛
  • قابلیت تجدید کردن؛
  • پاسخ انتخابی و سریع؛
  • بزرگترین غیر واتسبگی ممکن از پارامترهای محیطی؛
  • قابلیت ساخت با استفاده از روش های میکروالکترونیکی قراردادی.

این احتیاجات بدین معنی است که یک رشته ی وسیعی از کاربردها وجود دارد. مثال ها اندازه گیری نشرها و حفاظت محیط زیست، انداره گیری های ایمیسیون ها، جلوگیری از آتش و انفجارات اندازه گیری های فرآیندها (برای مثال در شیمی، در صنایع غذایی، بیوتکنولوژی) پزشکی، تکنولوژی اتومبیل، وسایل خانگی، تهیه ی آب و تجزیه ی فاضلاب و تجزیه ی سطح و مواد می باشند. میلیون ها از سنسورهای شیمیایی ساخته شده اند. متداول ترین اینها سنسور SnO2 تاگوچی برای آشکارسازی گازهای احیاء شونده می باشد، سپس سنسورهای O2 که بر پایه ی سنسورهای انتقال یون ZrO2 قرار دارد. این پیشرفت علی رغم این حقیقت که مکانیسم های اساسی کارکرد سنسورهای  شیمیایی اغلب کاملاً فهمیده شده اند، به وقوع پیوست. امروزه، یونها در جامدات، غشاءها یا اتصالات اغلب با عمل سنسورهای تجارتی در دسترس تعیین می شوند.

انواع سنسورهای شیمیایی:

سنسورهای شیمیایی می توانند بر طبق زمینه های کاربردیشان طبقه بندی شوند، ذراتی که آنها نامزد

تشخیص یا اصل عملکرد فیزیکوشیمیایی شان هستند.

سنسورهای هادی:

 در این سنسورها تأثیر متقابل گاز با جامد( اکسید فلزی نیمه هادی یا نیمه هادی آلی) موجب تغییر در هدایت می شود. یک تغییر در مقاومت همچنین می تواند موجب تغییر در دمای مواد سنسور شود.

سنسورهای نیمه هادی ساخته شده:

اینها سازنده های نیمه هادی اصلاح شده هستند که در آنها تغییرات در لایه های دو گانه ی الکتریکی در مرزهای فازی برای اندازه گیری استفاده می شود.

سنسورهای الکتروشیمیایی:

در این سنسورها از اثر کاتالیزوری الکترودهای ویژه برای تشخیص گاز یا تأثیر متقابل انتخابی مولکول ها یا یون ها با غشاءهای ثابت در سیستم های جاری استفاده می شود.

 سنسورهای الکترولیت جامد:

 این در هدایت یونی در سطوح هدایتی الکترونی قابل اغماض به کار می رود.سنسورهای الکترولیت جامد یک موقعیت مخصوص در میان سنسورهای شیمیای اشغال می کند. آن ها استفاده از خاصیت کریستال های معین انتقال دهنده ی جریان الکتریکی در شکل یون ها در دماهای بالا را ممکن می سازند.

FET  های حساس شیمیایی:

در این وسایل تأثیر متقابل یونها یا مولکول ها در یک لایه یون- انتخابی یا گاز- حساس در ناحیه گیت یک FET سبب می شود که پتانسیل گیت ترانزیستور تغییر یابد. در اصل، این نوع سنسور ترکیبی از یک سنسور پتانسیومتری (لایه ی حساس) و یک آمیلی فایر بار است.

انواع دیگر سنسور:

 

 

 این شامل سنسورهایی است که به طور غیر مستقیم در فرآیندهای شیمیایی عمل می کنند، مثل

 

 سنسورهای نوری، سنسورهای اُپتوترمال، میکروبالانس های کوارتز، سنسورهایSAW و

 

سنسورهای بیولوژیکی که به طور ویژه برای آشکار سازی مواد بیولوژیکی به کار می روند. 

 

 

الکترودهای خمیر کربن:

الکترود خمیر کربن در سال 1958 توسط آدامز ارائه شد.در واقع این نوع الکترود های خمیر کربن برای تهیه یک الکترود قطره ای به منظور جایگزینی الکترود قطره ای جیوه جهت استفاده در ناحیه  پتانسیل های مثبت ابداع شد. بر همین اساس الکترود قطره ای کربن با اتصال یک لوله مویینه به مخزنی حاوی سوسپانسیونی از پودر کربن در یک مایع آلی به دست آمد[35].الکترود حاصل به علت وجود مقدار زیادی از بافت آلی نارسانا که باعث ایجاد مقاومت الکتریکی بالا و اثرهای نامطلوب دیگری می شد، کاربرد عملی زیادی پیدا نکرد.با این وجود مخلوط مناسبی از پودر گرافیت و مایع آلی به عنوان یک الکترود بسیار متداول تحت عنوان الکترود خمیر کربن ارائه شد. بررسی های بعدی که به طور عمده توسط گروه آدامز انجام شد [37-36]به مطالعه خواص و اصول الکتروشیمیایی این نوع الکترود اختصاص دارد. اولین کاربرد الکترود خمیر کربن برای اندازه گیری های سریع تجزیه ای ارائه شد[38].الکترودهای خمیر کربن برای بررسی الکتروشیمیایی سیستم های اکسایش و کاهش بسیاری از ترکیبات آلی وبرای بررسی های تئوری و عملی به منظور فهم بهتر ساختار پیچیده خمیر کربن و اجزای آن و کاربردهای ویژه ای مانند تهیه میکروالکترودها بر اساس خمیر کربن در الکترو شیمی استفاده می شوند[39].الکترود های خمیر کربن خواص بی نظیری از قبیل سطح قابل تجدید آنها، ساده بودن اصلاح الکترود خمیر کربن ، به کارگیری ساده آن و ارزان قیمت بودن آن را دارا می باشند. در سال های اخیر ، از الکترودهای به طور موفقیت آمیزی ، برای بررسی و تعیین مقدار مولکولها ویون های معدنی ، ترکیبات آلی و دارویی بی شماری ،استفاده شده است. [43-40] مقالات متعددی در خصوص الکترودها بر پایه خمیر کربن منتشر شده اند [44].با وجود توجه زیاد به تهیه الکترود های خمیر کربن اصلاح شده ، کاربرد آنها بیشتر در زمینه اندازه گیری ولتامتری بوده است و فقط  انواع  کمی  از این الکترودها در پانسیومتری استفاده شده اند. [46-45] پیشرفت های اخیر نشان می دهد که از الکترود خمیر کربن ، همچنین می توان به عنوان یک آشکارساز الکتروشیمیایی یا زیست حسگرهای آمپرومتری در سیستم های جاری و کروماتوگرافی مایع استفاده کرد[47].بعد از یک وقفه بسیار کوتاه در به کارگیری این نوع الکترودها، اخیرا این نوع الکترودها از این لحاظ که می توان با وارد نمودن مستقیم یک گونه شیمیایی مناسب، گونه های بیولوژیکی و یک حد واسط مناسب به درون آن ، به راحتی آن را به منظور استفاده درر کاربرد های تجزیه ای اصلاح نمود ، مورد توجه الکتروشیمیدان های تجزیه ای قرار گرفته است. [48]

الکترود خمیر کربن اصلاح شده:

الکترود خمیر کربن ، یکی از الکترودهایی است که به طور گسترده از آن برای تهیه الکترود های اصلاح شده استفاده شده است.الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده شیمیایی (CMCPEs  ) رامی توان با وارد نمودن مستقیم مقدار معینی از یک ترکیب مناسب، به داخل خمیر تهیه کرد.ساخت چنین الکترودهایی، معمولا از اصلاح سایر الکترودهای جامد ساده تر می باشد. فرایند اصلاح سازی خمیر کربن را می توان با ساییدن ماده اصلاحگر در درون خمیر کربن و با افزودن پودر گرافیت ، به محلول حاوی اصلاحگر انجام داد [49]که بعد از تبخیر نمودن حلال ، پودر گرافیت آمیخته شده با اصلاحگر ، با مایع سازنده خمیر مخلوط می گردد. همچنین ، اصلاح الکترود خمیر کربن ، به طریق ترسیب الکتروشیمیایی نیز  گزارش شده است[50].الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده ، تحت فرایندهای متفاوتی نظیر تبادل یون[52-51] ،تشکیل  ترکیبات کمپلکس وغیرمحلول، فرایندهای ردوکس کاتالیزوری [54-53]، واکنشهای شیمیایی و واکنشهای آنزیمی [55] عمل می کند.از تعدادی از ترکیبات آلی و آلی فلزی می توان به عنوان اصلاحگر برای تهیه الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده استفاده نمود. زیرا این ترکیبات با تعدادی از یون های فلزات سنگین ، به طور انتخابی واکنش می دهند[53و51و50].حتی استفاده از ترکیبات غیر متداول نظیر خاک رس،[56] جلبک،[58-57] یا مواد گیاهی [59] برای اصلاح الکترود خمیر کربن گزارش شده است. الکترود های خمیر کربن اصلاح شده برای اندازه گیری کاتیون های مختلف،[62-60] آنیون ها [67-63]،و مولکول های مهم  بیولوژیکی به کار برده شده اند. [70-68]الکترود های خمیر کربن اصلاح شده در روشهایی مانند آمپرومتری،[74-71]ولتامتری[76-75] و پتانسیومتری [78-77]برای اندازه گیری گونه های مختلف استفاده شده اند. بدیهی است که الکترودهای خمیر کربن اصلاح شده شیمیایی ،انتخابگری و حساسیت بهتری، در مقایسه با الکترودهای خمیر کربن اصلاح نشده دارد.

 

  1. اجزای خمیر کربن      

1-6-2-1 پودر گرافیت

خمیر کربن مخلوطی از پودر گرافیت و یک ماده نگهداارنده می باشد. اندازه متداول ذرات گرافیتی

که در ساخت این الکترود ها استفاده می شود بین 20-5 میکرومتر است [80-79]ذرات بزرگتر

گرافیت خواص مکانیکی و الکتروشیمیایی نامطلوبی نشان می دهند[81].

پودر گرافیت مورد استفاده در خمیر کربن می بایست خصوصیات زیر را دارا باشد: [85-82]

  • اندازه ذرات آن یکسان ویکنواخت باشد.

 

  • درجه خلوص آن بالا باشد.

 

  • قابلیت جذب آن برای اکسیژن وناخالصیهای الکتروشیمیایی دیگر کم باشد.

 

 

1-6-2-2 نگهدارنده

جزء دیگر خمیر کربن نگهدارنده است که برای متصل نگه داشتن اجزاء خمیر کربن به کار می رود .

این مایع بایددارای خصوصیات زیر باشد[86]:

  • از لحاظ شیمیایی و الکتروشیمیایی غیر الکتروفعال باشد.

 

  • با محلول مورد اندازه گیری غیر قابل امتزاج باشد.

 

  • فراریت آن کم باشد.
  • فاقد گونه های فعال الکتروشیمیایی و ناخالصی ها باشد.

 

ا ز انواع مختلف نگهدارنده ها می توان نیوجول ، روغن های معدنی برمونفتالن ،روغن سیلیکون ،

دودکان، هگزادکان،بنزین،نفتالن، تری متیل بنزن، بروموفرم وپارافین را نام برد. [91-87]اگر مقدار

روغن جهت تهیه خمیر کربن زیاد باشد، باعث نامطوب شدن خواص سنتیکی و الکتریکی الکترود

خمیر کربن می شود و اگر مقدار آن کم باشد ، خمیر خشک می گردد که باعث ایجاد مشکلاتی برای

تجدید نمودن سطح الکترود و در نتیجه کاهش تکرار پذیری آن می شود. [92]

 

الکتروشیمی:

شیمی تجزیه ،دانش ابداع و اصلاح روشهای شناسایی و اندازه گیری مواد با بهره گیری از اصول و قوانین شیمیایی و فیزیکی است .الکتروشیمی تجزیه ای شاخه ای از این مجموعه وسیع است که راههای تجزیه ای مبتنی بر فرایندهای الکتروشیمیایی را مورد بررسی قرار می دهد. گزینش پذیری الکتروشیمیایی  ،دقت بالایی که با آن می توان پارامترهای مرتبط با  این واکنشها را اندازه گرفت ،ارزان قیمت بودن دستگاهها و امکا ن اندازه گیری در حجم های کوچک نمونه ،روشهای الکتروشیمیایی تجزیه را در ردیف حساس ترین و انتخابی ترین روشهای تجزیه ای قرار می دهد. الکتروشیمی دانشی است که ادغام واکنش ها ی شیمییایی و انتقال الکترون حاصل شده است.هر علمی که در آن انتقال الکترون دخالت داشته باشد با الکتروشیمی در ارتباط خواهد بود.برخی ازویژگیهای تکنیک های الکتروشیمی عبارتند از:

- حد تشخیص در این روش بسیار پاییین است .

- از طریق الکتروشیمی می توان مطالعه ترمودینامیکی واکنش ها ی الکتروشیمیایی را انجام داد.

- در روش الکتروشیمیایی حجم نمونه مورد استفاده بسیار کم است.

- در تکنیک الکتروشیمی دامنه خطی منحنی کالیبراسیون بسیار گسترده است.

- به دلیل اینکه سیگنال مورد بررسی در الکتروشیمی، سیگنال الکتریکی است نیاز به تبدیل سیگنال در طراحی دستگاه وجود ندارد. یک سلول الکتروشیمیایی  dc شامل دو رسانای الکتریکی به نام الکترود است که هر یک در محلول  الکترولیت مناسبی قرار دارد ،برای عبور جریان در یک سلول ،لازم است

(1) الکترودها توسط رسانای فلزی در خارج به یکدیگر متصل شوند.

(2) دو الکترولیت با یکدیگر در تماس باشند تا یونها بتوانند از یک محلول به محلول دیگر حرکت کنند.

(3) یک واکنش انتقال الکترون در هر یک از دو الکترون روی دهد دو محلول با یک پل نمکی  به یکدیگر متصل اند، این پل شامل لوله ای است که با محلولی سیر شده از پتاسیم کلرید و یا گاهی برخی الکترولیت های دیگر پر شده است. تمام واکنش های شیمیایی اساسا ماهیت الکتریکی دارند، زیرا الکترونها در آن دخالت دارند ،اما الکتروشیمی بیش از هر چیز در بررسی  پدیده های اکسایش – کاهش است.روابط بین تغییر شیمیایی و انرژی الکتریکی از لحاظ  تمام انواع پیوندهای شیمیایی(نظری و هم از نظر عملی ) حائز اهمیت است. از واکنشها ی  شیمیایی می توان برای تولید انرژی الکتریکی  (سلولهای گالوانیک) استفاده کردو انرژی الکتریکی را می توان برای  تبادلات شیمیایی به کار برد(در سلولهای الکترولیتی)

 علاوه بر آن ،مطالعه فرایندهای الکتروشیمیایی  منجر به درک و فهم و قواعد حاکم بر پدیده ها ی

اکسایش-کاهش که خارج از سلولها  نیز روی می دهند نیز می شود.

 

روشهای تجزیه الکتروشیمیایی:

روشهای الکتروشیمیایی به دو دسته کلی روشهای توده ای و روشهای مرزی تقسیم میشوند .روشهای مرزی بر اساس پدیده هایی است که در سطح تماس الکترود و لایه نازکی از محلول در مجاورت الکترود روی می دهند.در مقابل روشهای توده ای  به مطالعه پدیده هایی می پردازد که در توده محلول انجام میشوند.بسته به این که سل های الکتروشیمیایی در حضور یا غیاب جریان کار کنند ،روشهای مرزی به دو زیر مجموعه ی روشهای ایستا (جریان عبوری صفر) و روش های پویا (جریان عبوری مخالف صفر)تقسیم می گردند.بر اساس این تقسیم بندی  روش های ولتامتری از جمله رو ش های  مرزی پویا هستند که در آن شدت جریان به صورت تابعی  از پتانسیل اعمال شده به الکترود کار دنبال می شود.

مقدمه ای بر ولتامتری:

اعمال یک پتانسیل متغیر به الکترود کار واندازه گیری جریان می باشد. روش ولتامتری یکی از حساسترین روشها برای اندازه گیری کمی می باشد این روش برای اولین بار توسط هیروفسکی شیمیدان چک و اسلواکی تبار در سال 1922 تشریح شد. اساس ولتامتری مبتنی بر اندازه گیری شدت جریان انتشار حاصل از یک واکنش الکترودی ( معمولا واکنش احیاء) در سطح الکترود قطره جیوه به موازات تغییر تدریجی پتانسیل اعمال شده به الکترود کار میباشد این روش قادر است غلظتهای خیلی کم در حد قسمت در میلیون و حتی قسمت در بیلیون را اندازه بگیرد. ازاین روش علاوه بر کار  کمی در کارهای کیفی نیز استفاده می گردد ولتامتری دامنه کاربرد وسیعی دارد بطوریکه تمام یونهایی که قابلیت احیا شدن بر سطح الکترود جیوه را دارند را با این روش می توان اندازه گرفت علاوه بر یونها ترکیبات آلی شامل آلدییدها، کتونهای آلفاهالوژندار، آلکنها ، سیستمهای آروماتیک و..... را میتوان با این روش اندازه گرفت.

ولتامتری با سایر روشهای الکتروتجزیه ای تفاوتهایی دارد:

این روش بر مبنای اندازه گیری جریان الکتریک عبور کرده از یک پیل الکترولیز،در شرایط کامل

قطبش غلظتی است.در حالی که در روش های پتانسیل سنجی ،جریان صفر است و قطبش وجود ندارد

 از پلاتین،طلا یا کربن به عنوان الکترود کار استفاده می شود.پلاتین یا طلا در یک میله شیشه ای فرو

برده شده اند، اما کربن به شکل میله استفاده می شود.

دستگاه ولتامتری شامل چهار قسمت می باشد :

1- پتانسیو استات (منبع پتانسیل): یک پتانسیلی را به الکترود کار اعمال می کند و جریان را می

خواند.

2- سل ولتامتری: الکترودها درون این سل قرار میگیرد.

3- ثبات نمودار: نمودار جریان بر حسب پتانسیل رسم میکند.

4- اینتر فیس: ارتباط بین قسمتهای بالا را برقرار می کند.

نتایج اخیر حاکی  از قابلیت  کاربرد  روشهای ولتامتری در تعیین تعدادی از گونه ها ،مخصوصا 

گونه های دارویی است .همچنین ولتامتری پیشرفته وسیله ای قدرتمند است که همه شیمیدانان علاقمند

به  مطالعه فرایندهای اکسایش – کاهش و نیز جذب سطحی از آن استفاده می کنند.

 

1-8 روش های ولتامتری:

 

یک ولتاموگرام عاری سازی ،شامل منحنی تغییرات جریان بر حسب تغییرات پتانسیل پیمایش شده می

باشد.در روش های عاری سازی ولتامتری ،بعد از مرحله تغلیظ ،برای عاری سازی گونه تغلیظ شده

از پیمایش پتانسیل استفاده می شود.تغییرات پتانسیل با  زمان به روش های مختلفی انجام می گیرد که

در زیر توضیح داده می شوند.

 

1-8-1 ولتامتری پیمایش خطی

 

پویش خطی از ابتدایی ترین وآسان ترین روش های ولتامتری است.در این روش تغیرات پتانسیل –

زمان به صورت خطی با شیب معین میباشد (شکل ) پیمایش پتانسیل از پتانسیل تغلیظ شروع شده

و در جهت پتانسیل های مثبت و یا در جهت پتانسیل های منفی تغییر می کند وجریان در هر پتانسیل

اندازه گیری می شود.در الکترودهای جامد،جریان پیک به وسیله معادله راندلس سویک برای

ولتامتری پیمایش خطی بیان می گردد. [96-95]

 

 

 

معادله  (1-1)                                                             ip=2.72*105n3/2AD1/2CV1/2

که در آن A سطح الکترود(سانتی متر مربع)،C غلظت گونه آنالیت در محلول (میلی –

مولار)،Dضریب نفوذ یون در محلول (سانتی متر مربع بر ثانیه) می باشد. n تعداد الکترون مبادله

شده و ѵ سرعت پیمایش پتانسیل (ولت بر ثانیه) می باشد.

 

شکل () تغییرات پتانسیل – زمان در پیمایش خطی

 

به طور کلی ،جریان پیک با یک ضریب 10 یا بیشتر بزرگتر از جریان نفوذ است.شکل پلاروگرام ها

به نحوی است که اندازه گیری های دقیق جریان فقط وقتی که پتانسیل های نیم موج دوگونه حدود

0.05 ولت با یکدیگر تفاوت  دارند امکان پذیر است.

 

1-8-2 ولتامتری تپی نرمال

 

در این روش ،پتانسیل هایی با طول عمر کوتاه (حدود 50 هزارم ثانیه ) با دامنه افزایشی را که به نام

تپ نامیده می  شوند ،را اعمال می کنند.در ولتامتری تپی نرمال به کار رفته در الکترودهای جامد،تمام

 تپ ها بر  روی یک الکترود با سطح معین اعمال می شوند.کمی قبل از پالس ،جریان عبور کرده از

الکترود کار اندازه گیری می شود.در این روش،پتانسیل زمینه دارای چنان مقداری است که برای آن

 واکنش الکتروشیمییایی وجود ندارد.قدرت جداسازی روش ولتامتری  تپی نرمال همانند روش

ولتامتری جریان مستقیم بوده و برابر با 200 میلی ولت می باشد و این در حالی است که فرایند های

الکترودی کلا از نظر سنیتیکی برگشت پذیردر نظر گرفته شوند.با کاهش برگشت پذیری فرایند ها

،موج حاصل کشیده تر شده ودر پتانسیل اضافی بیشتری به جریان حدی می رسد.این امر موجب

کاهش قدرت جداکنندگی ولتاموگرام ها می گردد.

 

 

 

                                                                                

 

شکل () برنامه پتانسیل به کار رفته و ولتاموگرام به دست آمده برای ولتامتری تپی نرمال

 

 

 

ولتامتری تپی تفاضلی

در ولتامتری تپی تفاضلی ، یک پتانسیل جریان مستقیم که به طور خطی با زمان افزایش داده می شود، به الکترود کار اعمال می گردد.(شکل) نظیر ولتا متری جریان مستقیم ،سرعت افزایش پتانسیل خطی حدود 5 میلی ولت بر ثانیه است.بر روی پتانسیل مستقیم مربوطه یک تپ پتانسیل اضافی صفر تا 100 میلی ولت به مدت 5-100 میلی ثانیه قرار می گیرد. همانطور که در شکل () نشان داده شده است ، دو اندازه گیری جریان به طور متناوب انجام می گیرد ( یکی مدتی کوتاه قبل ازاعمال تپ  و دیگری نزدیک انتهای تپ ) تفاوت در جریان به ازای هر تپ (i∆) به عنوان تابعی از افزایش خطی پتانسیل ثبت می شود . دراین حالت ولتاموگرام دماغه ای شکل به وجود می آید.  یکی از مزایای ولتاموگرام تپی تفاضلی بر ولتاموگرام پیمایش خطی وتپ نرمال،گزینش پذیری بهتر  این نوع ولتامتری به دلیل شکل ظاهری بهتر آن است.با استفاده از این روش ولتامتری ،اندازه گیری همزمان گونه هایی که اختلاف پتانسیل نیمه موج آنها بین 40 تا 50 میلی ولت می باشد امکان پذیر است.

شکل () برنامه پتانسیل به کار رفته و ولتاموگرام به دست آمده برای ولتامتری تپی تفاضلی (A  و B زمانهای نمونه گیری از جریان هستند)

ولتامتری موج مربعی

شکل منحنی پتانسیل –زمان موج مربعی توسط بارکر ، در اواخر سال 1950 معرفی شد[] این روش تا اواسط سال 1980 میلادی به دلیل ساخته نشدن دستگاههای الکترونیکی که بتوانند شکل موج مربعی را ایجاد کنند ، بدون استفاده باقی ماند. []شکل () علامت القایی در ولتامتری موج مربعی را نشان می دهد که از انطباق سلسله تپ های نشان داده شده در شکل () روی علامت پله ی شکل () به دست می آید. ارتفاع هر پله و دوره زمانی تپ ها (Ƭ) برابر ومعمولا حدود 5 میلی ثانیه است . Es∆ پله پتانسیل نردبانی معمولا 10 میلی ولت بوده و بزرگی پالس ،ESW 2 ، اغلب 50 میلی ولت است. برای یک واکنش احیای برگشت پذیر ، اندازه تپ به اندازه کافی بزرگ است تا واکنش اکسایش محصولات ایجاد شده در ضربه ی رفت ، طی ضربه ی معکوس ،انجام شود .همان طور که در شکل ()نشان داده شده است ضربه ی رفت، جریان کاتدی i1 و ضربه ی معکوس ، جریان آندی i2 ،را تولید  می کند . معمولا از تفاضل این جریان ها ، i∆ برای رسم ولتاموگرام استفاده می شود. این تفاضل با غلظت متناسب است و پتانسیل پیک با پتانسیل نیم موج پلاروگرافی جریان مستقیم مطابقت دارد. ولتاموگرام حاصل به صورت منحنی ولتامتری تفاضلی بوده واندازه جریان دماغه آن از رابطه زیر به دست آید.

که در آن ، n تعداد الکترون های مبادله شده ؛ F  ثابت فارادیک ؛ D0 ضریب نفوذ برای گونه اکسید کننده ؛ tp پهنای تپ بر حسب میلی ثانیه ؛ pψ کمیتی وابسته به n  ؛ ارتفاع پالس (Ep∆) و افزایش پتانسیل در هر تپ Es∆ می باشد.

روشهای روبش پتانسیل و ولتامتری چرخه ای

در دو دهه اخیر روشهای  روبش پتانسیل مانند ولتامتری چرخه ا ی برا ی محدوده وسیعی از سیستم ها به کار رفته و در عین حال  نیز توصیف ریاضی این روشها به قدر کافی توسعه یافته است.به طوری که قادر است ،پارامترهای سنیتیکی را برای گستره وسیعی از مکانیسم ها تعیین کند.ولتامتری چرخه ای احتمالا مفیدترین شیوه در زمینه بررسیهای مکانیسمی بر پایه روشهای روبش پتانسیل است.ولتامتری چرخه ای به دلیل این قابلیت ها تقریبا همیشه به عنوان یک روش  انتخابی برای سیستم هایی که اولین بار مطالعه می شوند به کار می رود، هر چند احتمالا روش های بهتری برای تعیین دقیق داده های سنیتیکی وجود دارد . [92]

ساده ترین این روش ها ولتامتری با روبش خطی (LSV) است که شامل روبش پتانسیل الکترود بین دو حد E1 و E2 با سرعت معین (v) قبل از توقف روبش پتانسیل می باشد.روش دیگری که بسیار مفید است (و درنتیجه کاربرد بسیار وسیعی دارد) ولتامتری چرخه ای CV  می باشد و در این حالت شکل موج در ابتدا مشابه  LSV است ،اما به محض رسیدن به پتانسیل E2 ،روبش پتانسیل به جای تمام شدن (معمولا با همان سرعت روبش ) در جهت معکوس انجام می گیرد.

روبش پتانسیل پس از رسیدن مجدد به پتانسیل E1 ممکن است متوقف شود،یا دوباره در جهت معکوس و تا مقدار3 E ادامه یابد.جریان پیل در هر دو آزمایش LSV و CVبر حسب تابعی از پتانسیل اعمالی ثبت می شود. سرعت های  روبش مورد استفاده در آزمایشهای متداول از چند میلی ولت در ثانیه تا چند صد میلی ولت در ثانیه است . سرعت های بالای چند هزار میلی ولت در ثانیه نیز به کار رفته است ، اما چنین مقادیر زیادی مشکلات تجربی فراوانی به وجود می آورد (برای مثال باردار شدن لایه دوگانه و آثار افت اهمی iRw ممکن است بسیار زیاد باشد) که عموما کاربرد آنها را محدود می کند. به تازگی روشن شده است که یک روش بسیار خوب برای دستیابی به داده های با کیفیت بالا در سرعت های روبش زیاد ، به کارگیری میکروالکترودها است که جریانهای بار و اثرات مقاومت جبران نشده را به حداقل می رساند. روش ثبت ولتاموگرام ها بستگی به سرعت روبشدارد که مناسبترین آن تا حدودرVs-1 0.5 با ثبات X-Y  است؛ اما در بالاتر از این حدود ، سرعت حرکت ثبات برای ثبت ولتاموگرام به دلیل ایجاد اغتشاش در آن مناسب نیست . در این حالات یک ثبات گذاری سریع ، مانند اسیلو سکپ  یا میکروکامپیوتر لازم است. وقتی که ولتامتری چرخه ای برای اولین بار برای سیستمی به کار می رود معمولا از آزمایشهای کیفی شروع می شود تا اطلاعات اولیه در مورد سیستم ، قبل از انجام بررسی های  نیمه کمی و کمی  برای محاسبه پارامترهای سنتیکی سنتیکی است . در یک مطالعه کیفی نوعی ، ولتاموگرامها در محدوده وسیعی از سرعت های روبش و برای مقادیر مختلف E1  و E2 و E3  ثبت می شود .

معمولا دماغه های متعددی از ظاهر می شود که با مشاهده چگونگی پیدایش و زوال این دماغه ها به هنگام محدود شدن گستره پتانسیل و تغییر سرعت روبش و نیز با توجه به اختلافات موجود بین چرخه های اول و چرخه های بعدی ، تعیین چگونگی ارتباط بین فرایند ها به وسیله دماغه ها امکان پذیر می شود. همچنین از روی وابستگی سرعت روبش به دامنه دماغه می توان از نقش جذب سطحی و انتشار واکنش های شیمیایی آگاه شد. اختلاف بین ولتاموگرام های چرخه اول و چرخه های بعدی غالبا اطلاعات مفیدی به دست می دهد. باید تاکید کرد که داده های سنتیکی را فقط از تحلیل روش اول می توان دقیق به دست آورد. در ولتامتری چرخه ای آندی و کاتدی سرعت های روبش عموما مساوی انتخاب می شوند و استفاده از سرعت های روبش متفاوت نیز گاهی مفید است. برای مثال، وقتی که واکنش های سریع همگن در دست مطالعه قرار دارد.

برنامه پتانسیل در ولتامتری چرخه ای (الف) و ولتاموگرام چرخه ای حاصل (ب)

 

 

دانلود فایل مرتبط با خبر :
Share
ارسال نظر
نام و نام خانوادگی :(اختیاری)پست الکترونیک :(اختیاری)
نظر شما :    
لطفا حاصل عبارت زیر را در باکس روبرو وارد کنید:
= ۱ + ۱۱ ارسال
398524