بررسی خواص اسیدها

خواص عمومی اسیدها

• محلول آبی آنها یونهای پروتون آزاد می‌کند.
• موادی هستند که از نظر مزه ترشند.
• کاغذ تورنسل را سرخ رنگ می‌کنند.
• با برخی فلزات مانند آهن و روی ترکیب شده گاز هیدروژن می‌دهند.
• با قلیاها (بازها) واکنش نموده و املاح را تشکیل می‌دهند.
• با کربنات کلسیم (مثلا به صورت سنگ مرمر) بشدت واکنش دارند، بطوریکه کف می‌کنند و گاز کربنیک آزاد می‌نمایند.

نظریه آرنیوس درباره اسیدها

زمانیکه مفاهیم یونیزاسیون ترکیبات شیمیایی در محلولهای آبی روشن گردید، مفهوم اسید بطور قابل ملاحظه‌ای تغییر پیدا کرد. مطابق تعریف آرنیوس ، اسید ماده ایست که در آب یونیزه می‌شود و یون ⁺H₃O که گاهی بصورت ⁺H نیز نشان داده می‌شود، تولید می‌کند.

(HCl -----> H⁺ + Cl^-(aq

آرنیوس قدرت اسیدی را نیز بر همین اساس تفسیر کرد و گفت که اسید قوی ، در محلولهای آبی تقریبا، بطور کامل یونیزه می‌شود. در صورتیکه که میزان تفکیک اسید ضعیف کمتر است. توجه کنید که مفهوم آرنیوس بر یون‌های آب استوار است. بر اساس تعریف آرنیوس می‌توان نقش اکسیدهای اسیدی را نیز تفسیر کرد.

اکسیدهای اسیدی

اکسیدهای بسیاری از غیرفلزات با آب واکنش داده و اسید تولید می‌کنند، در نتیجه این مواد را اکسیدهای اسیدی یا ایندرید اسید می‌نامند.

N₂O₅(s) + H₂O → H⁺ + NO₃^-aq

مفهوم آرنیوس ، به علت تاکید آن بر آب و واکنشهای محلول‌های آبی ، با محدودیت رو‌به‌روست.

مهمترین اسیدهای قوی

مولکولهای این اسیدها و در محلولهای آبی رقیق کاملا یونیزه است. اسیدهای قوی متعارف عبارتند از: اسید کلریدریک ، یدیدریک ، نیتریک ، سولفوریک ، پرکلریک است.

مهمترین اسیدهای ضعیف

یونیزاسیون این اسیدها در آب کامل نمی‌باشد و هرگز به 100% نمی‌رسد. مثال متعارف آنها ، اسید استیک ، اسید کربنیک ، اسیدفلوریدریک ، اسید نیترو و تا حدودی اسید فسفریک است.

برخی از کاربردهای اسیدها

اسید سولفوریک

یکی از اسیدهای معدنی قوی با فرمول H₂SO₄ ، مایعی روغنی‌شکل و بی‌رنگ است. یک متاع سودمند صنعتی است که از آن در حد وسیعی در پالایش نفت و در کارخانجات تولید کننده کودها ، رنگها ، رنگدانه‌ها ، رنگینه‌ها و مواد منفجره استفاده می‌شود.

اسید استیک

یک اسید آلی بصورت مایعی تند و بی رنگ با فرمول CH₃COOH ، که اساس ترشی سرکه نیز می‌باشد. قسمت اعظم اسیداستیک تولیدی دنیا ، مصرف واکنش با الکلها به منظور تولید استرهایی می‌گردد که از آنها بعنوان بهترین حلال‌ها در رنگ و جلا استفاده می‌شود. همچنین در کارخانجات داروسازی، عمل آوردن لاستیک طبیعی و تهیه چرم مصنوعی و به عنوان حلال برای بسیاری از ترکیبات آلی از اسید استیک استفاده می‌شود.

اسید نیتریک

یک اسید قوی معدنی با فرمول HNO₃ می‌باشد که این اسید در کارخانجات تولید کودهای نیترات و فسفات آمونیوم ، مواد منفجره نیترو ، پلاستیکها ، رنگینه‌ها و لاکها کاربر دارد.

اسید سولفونیک

این اسیدها با فرمول عمومی HSO₃R که R می‌تواند متان یا بنزن و ... باشد، محلول در آب ، غیر فرار و جاذب الرطوبه‌اند و به عنوان عوامل امولسیون کننده ، مواد افزودنی و روغنهای روان ‌کننده و به عنوان جلوگیری از خوردگی و زنگ زدگی استفاده می‌گردد.

اسید کلریدریک

یکی از اسیدهای معدنی قوی با فرمول HCl ، که مایعی بی‌رنگ یا اندکی زردرنگ ، بسیار خورنده و غیر آتشگیر است. این اسید در آب ، الکل ، بنزن حل می‌شود و در اسیدی کردن (فعال کردن) چاههای نفت ، پاک کردن رسوبات دیگهای بخار ، صنایع غذایی ، تمیز کردن فلزات و ... استفاده می‌شود.

نظریه لوییس

در سال 1923، "لوییس" درباره رفتار اسید و باز تعریفی را بر حسب دادن زوج الکترون و پذیرفتن آن پیشنهاد کرد. تعریف لوییس به خاطر سادگی و کارآیی وسیعش شاید بیش از تمام تعاریف دیگر بخصوص در زمینه واکنشهای آلی موارد استفاده قرار گرفته باشد.

برهمکنشهای لوییس در حلال قطبی

آنچه اکنون بیشترین توجه را به خود معطوف ساخته است، کوششهایی است که برای ارزیابی و ارتباط دادن صورت اسید و بازها صورت می‌گیرد. بسیاری از اینها در فاز گاز و تعداد بیشتری در حلالهای بی‌پروتون و ناقطبی اندازه گیری شده‌اند، به این امید که در آنها ، اثرهای حلال به حداقل برسد.

چندین روش برای سنجش قدرت اسید و باز وجود دارد. متداول این است که میزان بر همکنش یک اسید و یک باز را با آنتالپی واکنش آنها برابر بگیرند. در برخی موارد این آنتالپی با گرماسنجی مستقیم اندازه گیری شده است، یعنی برای یک فرایند آدیاباتیک در فشار ثابت ، H∆ برابر q است. این آنتالپی واکنش از اندازه گیری ثابت تعادل واکنش اسید و باز در یک گستره دمایی بدست می‌آید. اگر lnK نسبت به T \ یک رسم شود، شیب آن برابر با H/R خواهد شد.

از این رو ، روشهای تجربی گوناگونی برای اندازه‌گیری ثابت تعادل توسط روشهای طیف نور سنجی ابداع گردیده‌اند. هر جذبی که بین یکی از واکنش دهندگان (خواه اسید یا باز) و محصول افزایشی اسید- باز متفاوت باشد، یک منبع اطلاعاتی بالقوه برای مقدار ثابت تعادل است، زیرا غلظت دو گونه از سه گونه ای را که در تعادل دخالت دارند، بطور مستقیم و غلظت گونه سوم را بطور غیر مستقیم از اطلاعات مربوط به استوکیومتری واکنش بدست می‌دهد.

مثلا واکنش ترکیبات آلی کربونیل‌دار و ید را که بطور وسیع مطالعه شده‌اند، در نظر بگیرید. فرکانس جذب زیر قرمز کربونیل در محصولات افزایشی نسبت به ترکیب کربونیل آزاد جابجا می‌شود.

روشهای دیگر اندازه گیری آنتالپی واکنشهای اسید- باز

روشهای دیگر اندازه گیری آنتالپی واکنشهای اسید- باز ، مستلزم اندازه‌گیری بعضی از خواص فیزیکی است که به قدرت برهکنش آن دو بستگی داشته باشد. عموما چنین روشهایی باید با یکی از اندازه‌گیریهای نوع قبل مقایسه و درجه‌بندی می‌شوند، ولی به محض انجام این امر ، اغلب می‌توان این روشها را در مورد واکنشهایی که اندازه‌گیری‌هایشان با دیگر وسایل مشکل است، بسط داد.

یک نمونه از این کار ، مطالعه فنل به عنوان یک اسید لوییس است. فنل با بازهای لوییس بخصوص آنهایی که یک اتم دهنده با بار منفی بزرگ دارند، پیوند هیدروژنی قوی تشکیل می‌دهد. تشکیل پیوند از درون ، چگالی الکترون گروه O-H- فنل و نیز فرکانس کششی هیدروژن را در طیف زیر قرمز تغییر می‌دهد. همین که فرکانسهای یک دسته از محصولات افزایشی شناخته شده فنل- باز برای درجه بندی بکار برده شوند، تخمین مستقیم آنتالپی تشکیل محصولات افزایشی بازهایی که گروههای عاملی مشابه دارند، از روی طیف IR میسر می‌گردد.

 

اصول برهم کنشهای اسید- باز لوییس

"دراگو" و همکارانش ، چند راه را برای بیان آنتالپی واکنشها بر حسب پارامترهای سهیم اسیدها و بازها پیشنهاد کرده‌اند:

H∆=E_AE_B + C_AC_B-

که در آنها ، H∆ آنتالپی تشکیل محصولات افزایشی اسید- باز لوییس است، C_A و E_A پارامترهای ویژه اسید و C_B و E_B پارامترهای ویژه بازند. پارامترهای E را به‌عنوان استعداد گونه‌ها برای برهمکنش الکتروستاتیکی (یونی یا دو قطبی- دو قطبی) تفسیر کرده‌اند و پارامترهای C استعداد آنها برای تشکیبل پیوند کووالانسی هستند.

از این معادله انتظار داریم، اسیدهایی که بطور الکتروستاتیکی خوب پیوند تشکیل می‌دهند (E_A بزرگ دارند) ، پایدارترین محصولات افزایشی خود را با بازهایی بسازند که پیوند الکتروستاتیک تشکیل می‌دهند (چون در آن صورت ، حاصلضرب E_AE_B بزرگ خواهد بود). بر عکس ، اسیدهایی که بطور کووالانسی خوب پیوند تشکیل می‌دهند، معمولا پایدارترین محصولات افزایشی خود را با بازهایی بسازند که بطور کووالانسی خوب پیوند تشکیل می‌دهند.

کار این معادله در پیش‌بینی آنتالپی واکنش بسیاری از اسیدها و بازها رضایت بخش است و در واقع وقتی با اسیدها و بازهای خنثی سروکار داریم، این یک معادله برتر است.

چای دو رنگ

خوب امروز می خوام براتون یه چیزی بگم که زیاد هم به شیمی ربطی نداره اما به ربط هم به فیزیک نیست! خوب وقتی که تو کلاس فیزیک بودیم در مورد چسبندگی ملکول ها صحبت شد. اومدیم و رسیدم به چای دو رنگ . چایی که پایینش آب و بالاش چایی هست

مواد لازم:

آب داغ - شکر - چای دم کشیده - قاشق چای خوری.

طریقه درست کردن:

ابتدا آب داغ رو داخل لیوان می ریزید بعدش توش به مقدار لازم شکر می کنید و بعد با یک قاشق چای خوری اون رو بهم می زنید وقتی که آب دوباره ساکن شد قاشق چای خوری رو به سطح آب می آورید اما مواظب باشید که با آب برخورد نکنه بعدش چای رو آرام اضافه می کنید البته این رو به یاد داشته باشید که وقتی چای رو ریختید قاشق را بالا بیارید . بعدش هم محلول ما ساخته می شه. که واقعا جالب هست. خواستم که عکسش رو بذارم. که هنوز توی گوشی هست!

الکترونگاتیویته

تعاریف مختلف الکترونگاتیویته

الکترونگاتیویته ، در روشهای متفاوتی تعریف شده است که برخی از آنها به اختصار توضیح داده می‌شود.

الکترونگاتیویته پاولینگ

انرژی اضافی پیوند A-B نسبت به متوسط انرژی پیوندهای A-A و B-B می‌تواند به حضور سهم یونی در پیوند کوالانسی نسبت داده شود. اگر انرژی پیوند A-B بطور قابل ملاحظه ای از متوسط پیوندهای غیر قطبی A-A و B-B متفاوت باشد، می‌توان فرض کرد که سهم یونی در تابع موج و بنابراین اختلاف بزرگ در الکترونگاتیوی وجود دارد.

الکترونگاتیویته مولیکن

مولیکن تعریف خود را بر پایه داده‌های طیف‌های اتمی نهاد. او فرض کرد که توزیع دوباره الکترون در طی تشکیل تر کیب به گونه‌ای است که در آن یک اتم به کاتیون (توسط ار دست دادن الکترون) و اتم دیگر به آنیون (توسط گرفتن الکترون) تبدیل می‌شود.

اگر یک اتم دارای انرژی یونیزاسیون بالا و الکترون‌خواهی بالا باشد، احتمالا در هنگام تشکیل پیوند ، الکترونها را به سوی خود می‌کشد. بنابراین بعنوان الکترونگاتیو شناخته می‌شود. از طرف دیگر اگر انرژی یونش و الکترون‌خواهی آن ، هر دو کوچک باشد تمایل دارد تا الکترون از دست بدهد. بنابراین به عنوان الکترو پوزیتیو طبقه بندی می‌شود.

این مشاهدات تعریف مولیکن را به عنوان مقدار متوسط انرژی یونش و الکترون‌خواهی عنصر معرفی می‌کند.

تغییرات الکترونگاتیویته عناصر

الکترونگاتیویته عناصر با افزایش تعداد الکترون‌های والانس و همچنین کاهش اندازه اتم افزایش می‌یابد و در هر دوره از جدول تناوبی از چپ به راست و در هر گروه از پایین به بالا افزایش می‌یابد. فلزات ، جاذبه کمی برای الکترون‌های والانس دارند و الکترونگاتیوی آنها حاکم است، ولی نافلزات ، به استثنای گازهای نجیب ، جاذبه قوی برای این‌گونه الکترون‌ها دارند و الکترونگاتیوی آنها زیاد است.

بطور کلی ، الکترونگاتیوی عناصر در هر دوره از چپ به راست (با افزایش تعداد الکترونهای والانس) و در هر گروه از پایین به بالا (با کاهش اندازه اتم) افزایش می‌یابد. بنابراین ، الکترونگاتیوترین عناصر ، در گوشه بالایی سمت راست جدول تناوبی (بدون در نظر گرفتن گازهای نجیب) و عناصری که کمترین الکترونگاتیوی را دارند، در گوشه پایینی سمت چپ این جدول قرار دارند. این سیر تغییرات ، با سیر تغییرات پتانسیل یونش و الکترون‌خواهی عناصر در جدول تناوبی هم‌جهت است.

مفهوم الکترونگاتیوی

مفهوم الکترونگاتیوی گرچه مفید است، ولی دقیق نیست. روشی ساده و مستقم برای اندازه گیری خاصیت الکترونگاتیویته وجود ندارد و روشهای گوناگون برای اندازه گیری آن پیشنهاد شده است. در واقع چون این خاصیت علاوه بر ساختمان اتم مورد نظر به تعداد و ماهیت اتمهای متصل به آن نیز بستگی دارد، الکترونگاتیوی یک اتم نامتغیر نیست.

انتظار می‌رود که الکترونگاتیوی فسفر در PCl₃ با الکترونگاتیوی آن در PCl₅ تفاوت داشته باشد. از اینرو ، این مفهوم را تنها بایستی نیمه‌کمی تلقی کرد. بنابراین می‌توان گفت که قطبی بودن مولکول HCl ناشی از اختلاف بین الکترونگاتیوی کلر و هیدروژن است چون کلر الکترونگاتیوتر از هیدروژن است، آن سر مولکول که به کلر منتهی می‌شود، سر منفی دو قطبی است.

توجیه پیوند یونی با خاصیت الکترونگاتیویته

پیوند یونی بین غیرفلزات وقتی تشکیل می‌شود که اختلاف الکترونگاتیوی آنها خیلی زیاد نباشد. در اینگونه موارد، اختلاف الکترونگاتیوی عناصر نشان دهنده میزان قطبی بودن پیوندهای کووالانسی است. اگر اختلاف الکترونگاتیوی صفر یا خیلی کوچک باشد، می‌توان گفت که پیوند اساسا غیر قطبی است و اتمهای مربوط ، سهم مساوی یا تقریبا مساوی در الکترونهای پیوند دارند.

هر چقدر اختلاف الکترونگاتیوی بیشتر باشد پیوند کووالانسی قطبی‌تر خوهد بود (پیوند در جهت اتم الکترونگاتیوتر قطبی می‌شود). بنابراین با توجه به مقادیر الکترونگاتیوی می‌توان پیشگویی کرد که HF قطبی‌ترین هیدروژن هالیدها است و انرژی پیوندی آن بیشتر از هر یک از این ترکیبات است. البته نوع پیوندی که بین دو فلز تشکیل می‌شود، پیوند فلزی و در آن اختلاف الکترونگاتیوی نسبتا کم است.

کاربردهای الکترونگاتیویته

• می‌توان برای تعیین میزان واکنش پذیری فلزات و غیر فلزات بکار برد.
  
  
• می‌توان برای پیش‌بینی خصلت پیوندهای یک ترکیب بکار برد. هرچه اختلاف الکترونگاتیوی دو عنصر بیشتر باشد، پیوند بین آنها قطبی‌تر خواهد بود. هرگاه اختلاف الکترونگاتیوی دو عنصر در حدود 1.7 باشد، خصلت یونی نسبی پیوند بیش از 50% است.
  
  
• اگر اختلاف الکترونگاتیوی صفر و یا خیلی کوچک باشد، پیوند غیر قطبی است. هرچه اختلاف الکترونگاتیوی بیشتر باشد، پیوند کووالانسی قطبی‌تر خواهد بود. در این پیوندها ، اتمی که الکترونگاتیوی بیشتری دارد، بار منفی جزئی را خواهد داشت.
  
  
• با استفاده از مقادیر الکترونگاتیوی می‌توان نوع پیوندی را که یک ترکیب ممکن است داشته باشد، پیش‌بینی کرد. وقتی دو عنصر با اختلاف الکترونگاتیوی زیاد با یکدیگر ترکیب می شوند، یک ترکیب یونی حاصل می‌شود. مثلا اختلاف الکترونگاتیوی سدیم و کلر 2.1 است و NaCl یک ترکیب یونی است.

آیا الکترونگاتیوی یک عنصر همیشه ثابت است؟

مفهوم الکترونگاتیوی غیر دقیق است. زیرا این خاصیت نه تنها به ساختمان اتم مورد بحث بستگی دارد، بلکه تعداد و ماهیت اتم‌های دیگری که به اتم مزبور پیوند داده شده‌اند نیز در آن دخالت دارد. بنابراین الکترونگاتیوی یک عنصر همیشه ثابت نیست مثلا الکترونگاتیوی فسفر در ترکیب (PCl₃) متفاوت از الکترونگاتیوی آن در ترکیب (PCl₅) است.

ارتباط الکترون خواهی با انرژی یونش

الکترون خواهی یا آفینیته مربوط به فرآیندی است که در آن ، از اتم خنثی یک یون منفی (از طریق بدست آوردن الکترون) بوجود می‌آید. در حالیکه انرژی یونش مربوط به فرآیند تولید یک یون مثبت از اتم خنثی بسبب از دست دادن الکترون است.

علامت قراردادی الکترون خواهی

در فرآیند الکترون خواهی معمولا (ولی نه همیشه) انرژی آزاد می‌شود. اولین الکترون خواهی بیشتر عناصر ، علامت منفی دارد. بعنوان مثال ، الکترون خواهی فلوئور برابر است با 328Kj/mol- = اولین الکترون خواهی و اما برای برخی عناصر مقدار آن مثبت است. مثلا برای نئون عبارت است از 29Kj/mol = اولین الکترون خواهی. علامت مثبت برای الکترون خواهی نشانه آن است که برای تحمیل یک الکترون به اتم مربوط باید کار انجام شود، (یعنی سیستم انرژی جذب کند) تا اتم مورد نظر قادر به جذب الکترون اضافی شود.

علت آزاد شدن انرژی یا جذب انرژی توسط اتم در الکترون خواهی

الکترونی که به اتم خنثی نزدیک می‌شود، از سوی هسته مثبت اتم جذب می‌شود. اما از سوی الکترونهای منفی آن دفع می‌گردد. اگر جاذبه بیش از دافعه باشد، وقتی یون منفی بوجود می‌آید، انرژی آزاد می‌شود. برعکس اگر دافعه بیش از جاذبه باشد، برای تشکیل یون منفی باید به سیستم انرژی داده شود.

تغییرات الکترون خواهی در یک تناوب از جدول تناوبی

قاعدتا یک اتم کوچک باید تمایل بیشتری برای بدست آوردن الکترون از خود نشان دهد تا یک اتم بزرگ، زیرا الکترون افزوده شده به یک اتم کوچک ، بطور متوسط به هسته مثبت نزدیکتر خواهد بود. با توجه به اینکه شعاع اتمی عناصر از یک تناوب از چپ به راست کوچکتر و بار مثبت هسته در همان جهت افزایش می‌یابد، باید انتظار داشت که الکترون خواهی عناصر مربوط ، از چپ به راست در یک تناوب ، مقادیر منفی بیشتری نشان دهد.

موارد استثنایی

مواردی که عناصر از تعمیم بالا تبعیت نمی‌کنند، باید مورد توجه قرار گیرند. مثلا در دوره دوم مقدار الکترون خواهی بریلیوم (دارای پوسته فرعی 2s پر شده) ، نیتروژن (دارای پوسته فرعی 2p نیمه پر شده ) و نئون (با تمام پوسته‌های فرعی پر شده) از قاعده بالا پیروی نمی‌کنند. این عناصر ،آرایش الکترونی نسبتا پایدار دارند و به آسانی الکترون اضافی نمی‌پذیرند.

موارد استثنایی همانند را می‌توان در مورد عناصر مشابه به دوره‌های دیگر نیز مشاهده کرد. در هر دوره ، بیشترین تمایل پذیرش الکترون (الکترون خواهی بزرگتر با علامت منفی) در عنصر عضو گروه VIIIA دیده می‌شود. آرایش الکترونی همه اینها از آرایش گاز نجیب یک الکترون کم دارد.

تغییرات الکترون خواهی در یک گروه از جدول تناوبی

در این مورد ، برای تمام گروهها ، نمی‌توان الگوی واحد پیدا کرد. در مورد عناصر گروه VIIIA الکترون خواهی فلوئور ظاهراً غیر عادی است.حجم اتم فلوئور از بقیه عناصر گروه کوچکتر است و می‌توان انتظار داشت که بر اثر جذب الکترون ، بیشترین انرژی را آزاد کند. اما در حالی‌که الکترون افزوده شده به اتم کوچک بشدت توسط هسته ، جذب می‌شود. به همان ترتیب نیز از سوی بقیه الکترونهای موجود در اتم بشدت دفع می‌شود.

زیرا هرچه حجم کوچکتر باشد، چگالی بار الکترونهای والانس نیز بیشتر خواهد بود. اعتقاد بر این است که در اتم فلوئور این اثر دافعه اثر جاذبه قوی ناشی از کوچکی اتم را تا حدی خنثی می‌کند.

دومین الکترون خواهی

این فرآیند ، فرآیندی است که در آن یک الکترون به یک یون منفی افزوده می‌شود. برای نمونه در مورد اکسیژن برابر است با 845Kj/mol+ =دومین الکترون خواهی. از آنجا که یک یون منفی و یک الکترون یکدیگر را دفع می‌کنند، در فرآیند افزودن یک الکترون به یک یون منفی نه‌تنها انرژی آزاد نمی‌شود بلکه انجام فرآیند انرژی گیر است و دومین الکترون خواهی تمامی عناصر ، مقدار مثبت دارد.

انرژی تبادل شده در فرآیند تولید یون

انرژی تبادل شده در فرآیند تولید یونی که دو یا چند بار منفی دارد، حاصل جمع جبری تمام الکترون خواهی مربوط است. این حاصل جمع برای تمام یونهای دارای چند بار منفی همیشه مثبت و فرآیند انرژی گیر است.

آشکار ساز گایگر مولر

در سال 1908 ‌آشکار ساز‌های گازی برای آشکار سازی اشعه در آزمایشگاه رادفورد بوسیله گایگر برای بهره برداری آماده شدند. کمی‌ بعد این ‌آشکار ساز‌ها عملاً برای اندازه گیری اشعه مورد استفاده قرار گرفتند. اگرچه ‌آشکار ساز‌های سنتیلاسیون برای آشکار سازی اشعه از مدتها قبل بکار می‌‌رفتند. ‌آشکار ساز گایگر از یک الکترود سیلندری خارجی و یک الکترود سیمی داخلی تشکیل می‌‌شد که بین آنها اختلاف پتانسیل الکتریکی قرار داده می‌‌شد. گایگر متوجه شد که وقتی یک اشعه در ‌آشکار ساز متوقف می‌‌شود جریان الکتریکی دربین دو الکترود جاری می‌‌گردد که بوسیله یک الکترومتر با حساسیت متوسط قابل اندازه گیری است.

مکانیزم کار ‌آشکار ساز گایگرمولر

در ‌آشکار ساز گایگر ، الکترونهای منفی بطرف الکترود مرکزی حرکت کرده و تکثیر الکترون که گاهی بهمن الکترونی نامیده می‌‌شود، درفاصله کمی از آند انجام می‌‌پذیرد. الکترونها در فاصله زمانی چند میکرو ثانیه بوسیله آند جمع آوری می‌‌شوند. فوتونهای بوجود آمده در نتیجه بازگشت اتمهای تهییج شده به حالت عادی یونیزاسیون را در طول سیم مرکزی (آند) ‌آشکار ساز توسعه می‌‌دهند. این یک اختلاف بزرگ بین یک ‌آشکار ساز تناسبی و یک ‌آشکار ساز گایگر است.

توسعه یونیزاسیون در طول ‌آشکار ساز و حرکت آهسته یونهای مثبت به طرف کاتد اثرات جالبی روی زمان تفکیک دارد. وقتی که پوشش یونهای مثبت از ناحیه مرکزی خارج شده به طرف کاتد حرکت می‌‌کند، میدان الکتریکی اطراف قسمت مرکزی را به صورت حفاظ می‌‌پوشاند در حقیقت این وضع میدان را کاهش داده و تابش دیگری که وارد ‌آشکار ساز می‌‌شود نمی‌‌تواند بهمن دیگری در ‌آشکار ساز بوجود آورد، مگر اینکه این پوشش یون‌های مثبت به نزدیکی کاتد برسد هر چه یون‌های (مثبت) دورتر می‌‌شوند میدان افزایش یافته و بالاخره وقتی بوسیله کاتد جمع می‌‌شوند، میدان مقدار اولیه خود را بدست می‌‌آورد.

منحنی مشخصاتی شمارش برحسب ولتاژ در ‌آشکار ساز گایگر اطلاعات زیادی درباره ‌آشکار ساز بدست می‌‌دهد. منحنی مشخصاتی را می‌‌توان با قرار دادن یک چشمه رادیواکتیو با نیم عمر زیاد در مجاورت ‌آشکار ساز و به دست آوردن شمارش در زمان معین برای ولتاژهای مختلف متصل به ‌آشکار ساز بدست آورد.

گاز مورد استفاده در ‌آشکارساز

هر گازی را می‌‌توان برای ‌آشکارساز بکاربرد ، با وجود این ، اجرای بهتر وقتی نتیجه می‌‌شود که گاز مصرفی خواص زیر را داشته باشد

1. پتانسیل کار نباید خیلی بزرگ باشد.
2. در گاز نباید یون‌های منفی تشکیل گردد.
3. گاز نباید دارای ترازهای انرژی متا استابل باشد.
   
   

بعضی از گازها نظیر کلر و هوا دارای میل ترکیبی زیاد با الکترون هستند و به آسانی یونهای منفی بوجود می‌‌آورند. چنین گازهایی برای استفاده در ‌آشکار ساز‌ها خوب نیستند. سرعت حرکت یک یون منفی تقریباً با سرعت حرکت یک یون مثبت برابر است. اگر یک یون منفی در فاصله‌ای نسبتاً دور از الکترود مرکزی تشکیل شود این یون وقتی به ناحیه با میدان الکتریکی زیاد می‌‌رسد که یونهای مثبت به الکترود بیرونی رسیده‌اند میدان الکتریکی داخل ‌آشکار ساز مجددا مقدار کافی را بدست خواهد آورد تا بهمن الکتریکی دوم بوجود آید.

بنابراین یون منفی یک پالس بوجود خواهد آورد که همراه با پالس ایجاد شده توسط اشعه تابش خواهد بود. این پالس بوجود آمده را یک پالس ساختگی یا مصنوعی نامند. پالسهای همراه یا ساختگی ممکن است، در نتیجه وجود ترازهای متا استابل نیز بوجود آیند چنین ترازهایی ، ترازهای تحریکی اتمی با عمر طولانی می‌‌باشند.

این حالت در بر خورد الکترونهای با انرژی زیاد ایجاد می‌‌شود بازگشت به حالت عادی این ترازها منجر به تابش فوتونها خواهدشد. فوتون‌هایی که بدین ترتیب بوجود می‌‌آیند می‌‌توانند در نتیجه پدیده فوتوالکتریک الکترون آزاد نمایند. اگر چنین اتفاقی بعد از جمع آوری یون‌های مثبت بیفتد، یک پالس همراه با پالس اصلی بوجود خواهد آمد.

آشکار سازی ذرات آلفا و بتا بوسیله ‌آشکار ساز‌های گایگر

‌آشکار ساز گایگر قادر است حتی با یک زوج یون ایجاد شده در داخل آن یک پالس خروجی بدهد، بنابراین اگر اشعه بتواند وارد حجم حساس آن شود شمرده خواهد شد. بدین ترتیب ‌آشکار ساز‌های گایگر برای تابشهای یونیزان که انرژی آنها تا حداقل 30ev باشد، دارای کارایی یا راندمان 100% می‌‌باشند. به هر حال ، این کارایی وقتی بدست می‌‌آید که چشمه بتواند در داخل ‌آشکارساز قرار داده شود حتی در چنین حالتی تصحیح مربوط به اثرات دیواره انجام شود (تجزیه چشمه رادیواکتیو در مجاورت دیواره) شمارش با قرار دادن چشمه در داخل ‌آشکار ساز روشی است که بخصوص برای چشمه‌های تبالی با انرژی کم بکار می‌‌رود. وقتی که چشمه رادیواکتیو در بیرون ‌آشکار ساز قرار داده می‌‌شود باید بخصوص به ضخامت دریچه ‌آشکار ساز توجه شود. از آنجا که برد ذرات آلفا و بتا خیلی کوچک می‌‌باشد، ‌آشکار ساز‌ها باید دارای دریچه خیلی نازک باشند.

آشکار سازی اشعه ایکس و اشعه گاما بوسیله ‌آشکارساز‌های گایگر و مولر

اشعه ایکس به دلیل داشتن انرژی کم در مقایسه با اشعه گاما ، دارای سطح مقطع جذب زیاد در پدیده فوتوالکتریک می‌‌باشد بنابراین لازم است که کنتور دارای دریچه نازک باشد. ‌آشکارساز‌های با دریچه نازک که برای بتا بکار می‌‌روند می‌‌توانند در مورد اشعه ایکس نیز مورد استفاده قرار گیرند گاهی اوقات دریچه‌ها از برلیوم ساخته می‌‌شوند. از آنجا که برلیم ماده‌ای با عدد اتمی کوچک است، سطح مقطع جذب پدیده فتوالکتریک در آن نسبتا کوچک می‌‌باشد.

بنابراین قسمت قابل توجهی از اشعه ایکس وارد ‌آشکار ساز‌هایی که دریچه آنها از برلیم است می‌‌شوند. در مورد اشعه ایکس تا انرژی 20kev کارایی یا راندمان آشکارسازی خیلی خوب را می‌‌توان به دست آورد. ‌آشکارساز‌های گازی را می‌‌توان برای آشکار سازی اشعه گاما نیز بکار برد. به هرحال کار این چنین ‌آشکارساز‌هایی به دلایل زیر کمتر از اشعه ایکس می‌‌باشد. هر چه انرژی اشعه گاما افزایش یابد، سطح مقطع جذب پدیده‌های فتوالکتریک و کامپتون کاهش می‌‌یابد و قسمتی از اشعه گاما که الکترون ثانویه در گاز داخل ‌آشکار ساز بوجود می‌‌آورد بطور سریع کاهش پیدا می‌‌کند. بنابراین نتیجه کار تابع الکترونهای ایجاد شده در دیواره آشکار ساز خواهد بود که گاز داخل را یونیزه نماید.