ابزار ساده و کاربردی شیشه‌ای برای شیمیدانان، که به نام تله دین-استارک شناخته می‌شود، در سال 1920 طراحی شد. این مقاله به چگونگی ساخت و تاریخچه این دستگاه می‌پردازد. همچنین برای آشنایی بیشتر با دستگاه دین - استارک ساخت پترو پژوهش اهورا به صفحه این دستگاه مراجعه کنید.
مقدمه
در بیشتر قرن بیستم، آزمایشگاه‌های شیمی، چه در دانشگاه‌ها و چه در صنعت، به ابزارهای جداگانه‌ای مجهز بودند تا مواد فرآوری شده را از دو دشمن اصلی محافظت کنند: اکسیژن و رطوبت. برای مقابله با اکسیژن، روش‌هایی مانند انجام واکنش‌ها و جداسازی‌ها در حضور گازهای بی‌اثر (هلیوم، آرگون یا نیتروژن) یا خطوط خلأ مورد استفاده قرار می‌گرفت. برای مقابله با رطوبت نیز ابزارهایی مانند کوره‌ها، نگهداری حلال‌ها در کنار سیم سدیم، مواد خشک‌کننده مانند درایرایت® یا الک مولکولی 4-آنگستروم فیشر، دسیکاتورها و جعبه‌های خشک‌کن به کار گرفته می‌شدند.
در اینجا، به بررسی یکی دیگر از ابزارهای آزمایشگاهی برای مقابله با رطوبت و حذف آن می‌پردازیم: دستگاه دین-استارک (که به نام تله دین-استارک نیز شناخته می‌شود). تمرکز اصلی ما بر اوایل دهه 1920 است، زمانی که این دستگاه اختراع شد. این دیدگاه، که به کشف نشانه‌های نامرئی تولد این ابزار می‌پردازد، شبیه به بررسی ریشه‌شناسی یک کلمه است.
دیدگاهی دیگر، که تقریباً مکمل این دیدگاه است، به بررسی تکامل کاربردها و معانی این ابزار در طول زمان می‌پردازد، همان‌گونه که ژان استاروبینسکی به زیبایی تکامل کلمه "واکنش" را شرح داده است. ما بر این باوریم که هر دو رویکرد، از نظر تاریخی، ارزشمند هستند.
دستگاه دین استارک به عنوان ابزار شیمیدانان در سال 1920 در ایستگاه پیتسبورگ اداره معادن ایالات متحده طراحی شد. خالقان آن دو دانشمند از بخش شیمی بودند؛ ادوارد وودوارد دین، دارای دکترای شیمی از دانشگاه ییل، و دیوید دیوئی استارک شیمی‌دان جوان در حوزه نفت. سازنده فنی این دستگاه نیز فرانسیس ای. دونات ، شیشه‌گر ایستگاه بود.
با آغاز جنگ جهانی اول، دولت فدرال و شرکت‌های تازه تأسیس نفتی تصمیم گرفتند به‌جای رقابت، برای تأمین سوخت‌های نفتی مورد نیاز ارتش با یکدیگر همکاری کنند. در 20 مارس 1919، موسسه نفت آمریکا در نیویورک تأسیس شد که وظایف آن شامل جمع‌آوری آمار و توسعه استانداردهای صنعتی بود و همچنین شاهد تأسیس موسسات عمومی نفت در کشورهای مختلف بود.
پیتسبورگ؛ زادگاه دین - استارک
در دهه 1920، پیتسبورگ با جمعیتی حدود ششصدهزار نفر پنجمین شهر بزرگ ایالات متحده بود. سوخت‌های فسیلی، زغال‌سنگ و نفت، این شهر را به یک مرکز صنعتی پویا تبدیل کرده بودند. زغال‌سنگ محلی فراوان باعث شکوفایی صنعت متالورژی شد، و نفت، که ابتدا در پنسیلوانیا توسط تیتوس دریک کشف شده بود، پیتسبورگ را به مرکز پالایشگاه‌های نفت تبدیل کرد. پیتسبورگ در دهه1920 همچنین یک تکنوشهرشناخته میشد که شامل مراکز تحقیقات شیمی نیز بود. زغال‌سنگ، فولاد و نفت سهم بزرگی در ثروت خانواده‌های کارنگی و ملون داشتند.
ادوارد دین از زمان افتتاح ایستگاه در این مرکز فعالیت داشت و مطالعات اولیه‌اش شامل تقطیر نفت و تولید بنزین بود. او مسئول طراحی ابزارهای آزمایشگاهی و گزارش خواص نفت خام از مناطق مختلف آمریکا نیز بود.
تاریخچه
دستگاه دین استارک در سال 1920 در ایستگاه پیتسبورگ اداره معادن ایالات متحده طراحی شد. خالقان آن دو دانشمند بخش شیمی بودند: ادوارد وودوارد دین دارای دکترای شیمی از دانشگاه ییل و دیوید دیوئی استارک، شیمی‌دان جوان در حوزه نفت. سازنده واقعی این ابزار نیز فرانسیس ای. دونات شیشه‌گرایستگاه بود.
اداره معادن ایالات متحده به شیمی، به‌ویژه شیمی نفت، می‌پرداخت که نتیجه‌ای نسبتاً نزدیک از شکستن انحصار شرکت استاندارد اویل در سال 1911 و ظهور شرکت‌های مستقل بود. با آغاز جنگ جهانی اول، دولت فدرال و شرکت‌های تازه تأسیس نفتی تصمیم گرفتند به‌جای رقابت، برای تأمین سوخت‌های نفتی مورد نیاز ارتش با یکدیگر همکاری کنند. در 20 مارس 1919، موسسه نفت آمریکا در نیویورک تأسیس شد که وظایف آن شامل جمع‌آوری آمار و توسعه استانداردهای صنعتی بود و همچنین شاهد تأسیس موسسات عمومی نفت در کشورهای مختلف نیز بود.
ادوارد دبلیو دین از زمان افتتاح ایستگاه در این مرکز فعالیت داشت و مطالعات اولیه‌اش شامل تقطیر نفت و تولید بنزین بود و مسئول طراحی ابزارهای آزمایشگاهی و گزارش خواص نفت خام از مناطق مختلف آمریکا نیز شناخته میشد.
دستگاه دین استارک در جنگ جهانی اول
در پی پایان جنگ جهانی اول، زمانی که دین و استارک دستگاه خود را معرفی کردند، حضور رطوبت در کالاهای مختلف، از جمله نفت و سایر مواد، به‌عنوان یک دغدغه فنی مهم مطرح بود و این موضوع که چگونه می‌توان میزان رطوبت را اندازه‌گیری کرد و چگونه می‌توان آن را از بین برد مورد بحث قرار گرفت. در سال 1920 که مقاله دین و استارک منتشر شد، مجله Industrial and Engineering Chemistry نیز مقالات متعددی در همین زمینه منتشر کرد.
دانشمندان، فیزیک‌دانان و شیمی‌دانانی که بر روی نفت مطالعه می‌کردند، با مشکل مکرر امولسیون‌های آب در نفت مواجه بودند. این امر موجب میشد نمونه‌ها در فلاسک‌ها و لوله‌های آزمایش به‌شکل قابل‌توجهی "کف‌آلود" شوند. این مشکل در آزمایش‌های میدانی نیز وجود داشت. دکتر دین و دکتر استارک با ترکیب تفکر خلاق و توانایی اجرایی، دستگاهی طراحی کردند که یک راه‌حل عملی برای این مشکل بود. این دستگاه که از نظر کارکرد به‌طور ساده می‌توان آن را ترکیبی از یک دستگاه تقطیر و یک قیف دانست، یک راهکار بدیع و موثر ارائه کرد.
ساخت دستگاه دین استارک
مشکل اصلی این بود که آب را از حلال هیدروکربنی جدا کنند. راه‌حل فنی بدیهی به‌نظر می‌رسید؛ تقطیر همراه با حذف آب. اضافه‌کردن یک حلال هیدروکربنی از تشکیل آزئوتروپ جلوگیری می‌کرد. پس از آزمایش با چندین حلال کمکی، دین و استارک از نفتا یا مخلوط بنزن-زایلن استفاده کردند. آب به‌دلیل چگالی بیشتر به‌آسانی توسط جاذبه جدا میشد. تنها کافی بود به دستگاه تقطیر، یک محفظه کوچک جداگانه برای آب اضافه شود. در نهایت شیشه‌گرایستگاه، آقای دونات، این دستگاه تماماً شیشه‌ای را ساخت که به‌عنوان تله دین استارک شناخته شد.
دین و استارک مقاله خود را در مجله Industrial and Engineering Chemistry منتشر کردند که انتخابی برجسته بود. این مجله که توسط انجمن شیمی آمریکا منتشر میشد، به علوم کاربردی اختصاص داشت اما ارتباط نزدیکی با علوم پایه داشت. برای مثال، در همان سال، مقاله‌ای از ایروینگ لانگمویر درباره درک جدیدی از پیوند شیمیایی، که پس از مقاله جی. ان. لوئیس در سال 1916 در JACS به‌دست آمده بود، در این مجله منتشر شد.
این مجله همچنین به آموزش شیمی و مهندسی شیمی و حتی جغرافیای اقتصادی توجه داشت و مقالاتی درباره صنعت شیمیایی در نقاط مختلف آمریکا و جهان منتشر می‌کرد. با توجه به دغدغه‌های فنی در آن زمان، نفت خام یک موضوع اساسی بود و سایر مقالات منتشرشده در همان سال نیز این اهمیت را تأیید می‌کنند.
دو ویژگی در مقاله دین و استارک برجسته است و سبب شد تا بسیار بدرخشد. اول اینکه در این مقاله هیچ گونه اغراقی به چشم نمی‌خورد و دوم، توصیف دقیق و گام‌به‌گام روش تقطیر و دستگاه دین استارک به همراه تمام جزئیات بود. در آن زمان، تکرارپذیری علمی اهمیت زیادی داشت و سردبیران فقط مقالاتی را می‌پذیرفتند که به‌راحتی توسط دیگران قابل بازتولید بود.
