+ شیمی در زندگی

چکیده

هنگام تدریس درس شیمی، دانش آموزان سوالات مختلفی مطرح می کنند از جمله اینکه:

شیمی چه کاربردی در زندگی روزمره دارد؟ در چه مواردی با علم شیمی سرو کار داریم؟ این علم به چه چیزهایی مربوط می شود؟ این موضوعها باعث شد تا مطالعه ی بیشتری راجع به کاربرد علم شیمی دز زندگی روزمره داشته باشیم و با جمع آوری اطلاعاتی هر چند اندک، توانستم دانش آموزان را تا حدودی با جنبه های علمی و کاربردی شیمی به عنوان علمی که در تار و پود زندگی ما گسترده شده است آشنا کنیم و بگوییم که «علم شیمی به همه چیز مربوط می شود و شما همیشه و در همه جا با آن سرو کار دارید، تعجب نکنید! غذایی که می خورید، خانه ای که در آن زندگی می کنید، وسیله نقلیه ای است که با آن ازجایی به جای دیگر می روید، همه و همه از مواد شیمیایی ساخته شده اند. فعالیت شیمایی، بدن ما را گرم نگاه می دارد و نوری ایجاد می کند که می توانیم با آن صفحات کتاب را بخوانیم.

بنابراین، گر چه در نخستین وهله ممکن است برای شما مشخص نباشد، اما هر لحظه از زندگی ما با علم شیمی آمیخته است.»

(اسمیت، اسموت، پرایس ،ص نه جلد اول)

 


 مقدمه

«امروز در راه مدرسه حتماً وسایل نقلیه ی گوناگونی را دیده ایم. لاستیک چرخهای این وسایل همگی محصول صنعت شیمیایی است. احتمالاً لباسی را که پوشیده ایم از الیاف مصنوعی مانند نایلون، اُرلُن یا داکرون است. غذایی که می خوریم ممکن است در پوشش پلاستیکی بسته بندی شده باشد که آن هم یک محصول صنعت شیمیایی است. اگر برای کنترل عفونت در بدن آنتی بیوتیک خورده ایم در واقع از یک ماده ی دارویی شیمیایی استفاده کرده ایم. پس، هر چیز در زندگی ما به شیمی مربوط می شود»

(اسمیت، اسموت، پرایس، 1384، جلد اول)

«چون رشته شیمی تقریباً همه ی جوانب زندگی ما را در بر می گیرد، شیمیدانان به طرحهای پژوهشی متنوعی می پردازند که تنوع آن ذهن را به حیرت می اندازد. بسیاری از شیمیدانان دست اندرکار بیماری هایی مانند ایدز هستند که در حال حاضر غیر قابل علاج اند.

شیمیدانان هم چنین شدیداً درگیریافتن راههایی برای بهبود کیفیت محیط اند. ادامه ی اوزون در استراتوسفر نرساند، خواهد انجامید. پژوهش در باره ی شیمی آب دریا به امکان می دهد تا راههای آبی بسیاری را که طی سالها سوء استفاده و غلظت شدیداً آلوده شده اند، تمیز کنیم.

شیمیدانان با همکاری نزدیک با کارکنان سازمان حفاظت محیط درصدد یافتن روشهایی برای تمیز کردن زباله دانها و محلهای تخلیه زباله هستند که به طور نامناسب یا غیر قانونی باقی مانده اند.»

(اسمیت، اسموت، پرایس، 1384، ص 24 جلد اول)

مواد مخاطره آمیز در خانه

«بعضی از مخاطره آمیزترین مواد، همچنین بعضی از موادی که محیط زیست را بسیار آلوده می کنند، در خانه ی ما وجود دارند. مواد مخاطره آمیز شامل مواد سمی، خورنده و آتشگیرند. حشره کشها، بعضی از داروها، ضد یخ و الکل صنعتی چند نمونه از مواد سمی است. مواد خورنده، پارچه ها، فلزات و چیزهای دیگر را تباه می کنند. مواد پاک کننده ی دستشوییها و اجاقها، مواد رنگبر و اسید باتری اتومبیل از مواد خورنده هستند. مواد آتشگیر موادی هستندکه به آسانی می سوزند مانند بنزین، گاز فندک و بعضی از افشانه ها.

این گونه مواد برای سلامتی و ایمنی انسان و جانوران دست آموز خانگی مخاطره آمیزند، تنها یک لیتر نفت که روی زمین ریخته شود، ممکن است مخزن آب را آلوده کند. مواد پیشران قوطی افشانه ها که در جو آزاد می شوند، لایه ی اوزن را تخریب می کنند.

ما می توانیم به جای بعضی از این مواد، از مواد بی خطر استفاده کنیم. مثلاً به جای فراورده های پاک کننده ی در و پنجره که شامل فسفاتها و آمونیاک هستند، محلولی از آب و سرکه به کار ببریم. سرکه فقط محلول ملایمی از استیک اسید است و شیمی نیست. هم چنین می توان برای پاشیدن محلول ها یا مواد دیگر به جای قوطیهای افشانه ای از پمپ استفاده کرد.»

(اسمیت، اسموت، پرایس، 1384، ص173 جلد اول)

پوششهای که مانع خوردگی می شوند

»خوردگی واژه ی شایعی است که برای توصیف واکنش بعضی از فلزات با محیط انها بکار برده می شود. برای مثال، آهن یک فلز فعال است و به کمک پاره ای از خواص ویژه ی آب، با اکسیژن هوا ترکیب شده، آهن (III) اکسید یا زنگ آهن می دهد.

یک راه ممکن برای جلوگیری از زنگ زدن آهن این است که آهن یا فولاد را با فلزی که با محیط خود واکنش نمی دهد بپوشانیم. زینت دادن بعضی قسمتهای اتومبیل با آب کروم، مثالی از این نوع پوشش است. پوشش با فلز روی نیز روش دیگری برای محافظت فلز است. در شرایط معمولی، فلز روی با آب و کربن دی اکسید در هوا واکنش داده، پوشش روی کربنات تشکیل می شود که در برابر خوردگی بیشتر مقاومت می کند. برای  مثال، نمی توان میخ را برای جلوگیری از زنگ زدن گالوانیزه (با روی پوشاندن) کرد.

بعضی شکلهای خوردگی مانند ترکیبات روی کربنات، مفید است. برای مثال، آلومینیوم وقتی در معرض هوا قرار می گیرد. پوشی از آلومینوم، اکسسید روی آن تشکیل می شود که از خوردگی بیشتر جلوگیری می کند. زنگار روی مجسمه ها و تندیسهاو پوشش سبز روی بسیاری از اشیای برنزی یا برنجی Cu2CO3(OH)2 است که آن نیز یک پوشش محافظ است.»

 

(اسمیت، اسموت، پرایس 1384، ص 268 جلد اول)

مه دود

«مه دود در اصل به صورت مخلوطی از دود و مه تعریف می شود. اما امروزه واژه ی مه دود به طور اختصاصی تر برای مه دود فوتوشیمیایی به کار می رود. این نوع مه دود با شکسته شدن مولکولهای مواد آلوده کننده موجود در هوا بر اثر نور خورشید ایجاد می شود. بسیاری از خواص مه دود فوتوشیمیایی ناشی از واکنشهای اکسیژن، اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربن های موجود در جّو است. (هیدروکربن ها موادی شامل کربن و هیدروژن مانند بخار بنزین است.)

اتومبیل ها عامل اصلی مواد خامی هستندکه مه دود تولید می کنند. اکسیدهای نیتروژن، به ویژه نیتروژن دی اکسید و دودهای هیدروکربن ها با هوا و آلوده کننده های دیگر آمیخته می شوند. این مخلوط بر اثر نور خورشید، اوزون، دیگر اکسیدهای نیتروژن و اکسیدهای گوگرد تولید می کند.

وقتی این محصولات در شهری که با تپه ها و کوهها احاطه شده است به دام می افتند، مه دود شدت خاصی پیدا می کند. این شدت غالباً با وراون شدن یک لایه ی دمایی جو، افزایش می یابد. وارونگی نتیجه یک لایه ی هوای سرد است که روی ناحیه ای گرم قرار می گیرد و مانع صعود هوای گرم و پراکندگی گازها می شود.

چون نور آبی با ذرات مه دود بیشتر پراکنده می شود این رنگ با نیتروژن دی اکسید قهوه ای رنگ موجود در هوا تشدید می شود. مه دود علاوه بر آنکه هوا را ناسالم و غیر بهداشتی می کند، سبب سوزش و خارش چشم و ریزش اشک می شود که احتمالاً علت آن مواد ترکیب آلی مانند فرمالدهید، آکرولئین، پروکسی استیل نیترات (PAN) است. گیاهان و در نتیجه کشاورزی و جنگل ها نیز بر اثر مه دود آسیب می بینند.

طی سالها برای کنترل دود اگزوز اتومبیل ها که منابع عمده ی مه دودند کوششهایی به عمل آمده است، از آن جمله اند: اصلاح موتورها، مبدلهای کاتالیزوری و مشعلهای پس سوز که سوختن گازهای زائد را کامل می کنند. حتی اگر واکنشهای فوتوشیمایی هم نباشد، اگزوز اتومبیل ها گاز کربن مونوکسید و بعضی از ذرات را تولید می کنند.

از این گذشته، همه انواع سوختن از جمله سیگار کشیدن نیز در ایجاد مه دود دخالت دارند. مراکز صنعتی مانند پالایشگاهها و مراکز سرویس اتومبیل ها، بخارهای هیدروکربن خارج می کنند. حتی پختن غذا با زغال چوب مقداری هیدروکربن و ذرات آلوده کننده در هوا وارد می کند.

بدیهی است که حذف همه مواد آلوده کننده ممکن نیست، اما وضع قانون و رعایت مقررات در کاهش میزان مه دود تاثیر زیادی داشته است.»

(اسمیت، اسموت، پرایس، 1384، ص63 جلد اول)

پختن نان

«از روزگاران قدیم نان یکی از مظاهر اساسی تمدن بوده است. نان خوب حاصل واکنشهای شیمیایی است. اجزای اصلی نان مخمر، آرد، آب و نمک است. هر یک از این اجزا در پختن نان نقش دارد.

آرد شامل نشاسته و پروتئین است. آرد و آب با مخمر آمیخته می شود تا خمیر به دست آید در خمیر آمیخته، آب و پروتئین زنجیره های مولکول در هم پیچیده ای به نام گلوتن ایجاد می کند. وقتی خمیر ورز داده می شود این زنجیرها ردیف می شوند و خمیر صاف و یکدست می شود. نشاسته ی موجود در خمیر هم با آب به صورت ماده ای ژله شکل در می آید و ساختار خاصی به خمیر می دهد.

مخمر، موجودی زنده و تک سلولی از نوع قارچ یا کپک است. وقتی مخمر با آب فعال می شود نشاسته موجود در آرد را هضم می کند و با این عمل کربن دی اکسید و الکل آزاد می شود.

در پختن نان، کربن دی اکسید به صورت حباب در می آید و گلوتن موجود در خمیر این حبابها را محبوس می کند. وقتی که مخمر، کربن دی اکسید تولید می کند، خمیر «پف می کند» یا به اصطلاح در می آید. نمک، طعم نان را بهتر می کند و از فرو پاشی گلوتن و ورآمدن بسیار سریع نان جلوگیری می کند.

به هنگام پخته شدن نان، گاز محبوس در حبابها منبسط و سلب پشترور آمدن خمیر می شود در این حال مخمر کشته و الکل تبخیر می شود که رنگ و بوی فریبنده ای به نان می دهد.»

(اسمیت، اسموت، پرایس، 1384، ص14جلد اول)

فشار هوا به لاستیک اتومبیل شکل می دهد

«لاستیک های اتومبیل از نظر ایمن بودن باید از استانداردهای بالایی برخوردار باشند. این لاستیک باید با سطح جاده اصطکاک کافی ایجاد کنند تا از سرخوردن لاستیک جلوگیری شود.

لاستیک ها باید طوری عمل کنند که با عبور اتومبیل از روی سطوح ناهموار سرنشینان اتومبیل ناهمواری سطح جاده را کمتر احساس کنند. لاستیک های اتومبیل همچنین باید به هنگام پیچیدن و دور زدن اتومبیل طوری عکس العمل نشان دهند که تغییر شکل آنها باعث نشود که نتوانند کار خود را انجام دهند. لاستیک اتومبیل ها این وظایف را که گاهی مغایر نیز هستند به دو طریق انجام می دهند. یک طریق ساخت الیافی است که روی آن با لاستیک پوشانده می شود.طریقه ی دیگر باد کردن لاستیک اتومبیل با هواست. مولکولهای هوا به وسیله پمپ هوا به درون لاستیک رانده می شود. غلظت مولکولهای هوا در داخل لاستیک بیشتر از خارج آن است. بنابراین فشار وارد شده به وسیله ی این مولکولها بیشتر از فشار جو است. ساخت لاستیک اتومبیل به گونه ای است که فشار بیشتر داخل لاستیک نسبت به فشار جو، لاستیک را روی لبه ی رینگ می فشارد. ساخت لاستیک مانع از انبساط آن می شود. فشار وارد شده به وسیله ی مولکولهای هوا باعث می شود که لاستیک شکل خود را به خصوص در پیچها حفظ کند. برای مثال، وقتی لاستیک اتومبیل به یک دست انداز برخورد می کند حجم، ناگهان کاهش می یابد. کاهش حجم باعث افزایش فشار هوای داخل لاستیک می شود. مولکولهای هوا به نوبه خود روی دیواره های داخلی لاستیک فشار وارد می کنند و لاستیک فوراً به شکل و حجم اولیه ی خود بر می گردد.»

(اسمیت، اسموت، پرایس، 1382، ص393 جلد اول)

استفاده از مواد بی آب به عنوان خشک کننده

«بیشتر وسایل الکترونیکی و حتی بعضی از لوازم الکتریکی خانگی را همراه با بسته کوچکی از بلورهای بی رنگ بسته بندی می کنند. این بلورها، ژل سیلیس است که ماده ای بی آب می باشد. بعضی از مواد بی آب مانند ژل سیلیس، به آسانی آب جذب می کنند و می توان آنها را برای گرفتن آب از مواد دیگر به کار برد. وقتی از ماده بدون آب به این منظور استفاده می شود ان را خشک کننده می نامند. مقصود از قرار دادن یک بسته خشک کننده در بسته بندی یک وسیله الکترونیک این است که بخار آب را از هوا جذب می کند  و وجود آن باعث می شود که قسمتهای فلزی این وسیله ی الکترونیکی به وسیله رطوبت هوا خورده نشود. هم چنین با این کار از متراکم شدن بخار آب در سیم پیچهای این وسیله جلوگیری می شود. چون حتی قطره کوچکی آب روی مدار الکتریکی می تواند با ایجاد جریان کوتاه مانع کار آن شود. ژل سیلیسی را به وسیله رسوب دادن از ملحول سدیم سیلیکات تهیه می کنند. این رسوب توده ای ژله مانند است که آن را می شویند تا با ناخالصیهایش جدا شود.

محصول به دست آمده شکلی از سیلیس آبپوشیده به فرمول H2SiO3 است این ماده ی آبپوشیده را سپس گرم می کنند تا آب آن خارج شود. سیلیس حاصل می تواند معادل 40% وزن خود آب جذب کند.»

(اسمیت، اسموت، پرایس، 1382، ص425 جلد اول)

تهیه کنسرو با پکتین

«اگر مربا یا ژله را دوست دارید، می توانید از یک مولکول دراز موسوم به پکتین سپاسگزار باشید.

پکتین به طور طبیعی در انگور، توت فرنگی، سیب سبز و میوه های ترشی وجود دارد. پکتین مولکول دراز و زنجیر مانندی است که از ساختارهای کوچکتری شبیه به ساختار قندها ساخته شده است. پکتین موجب ژل شدن کنسرو می شود.

برای تهیه کنسرو از میوه هایی که دارای پکتین طبیعی اند، ابتدا میوه ها را می جوشانند تا پکتین از دیواره های سلولی آزاد شود. به میوه هایی که به طور طبیعی پکتین ندارند، پکتین می افزایند. در آب میوه ی در حال جوش، مولکول های پکتین موجب می شود که مولکول های آب آنها را احاطه کنند. میوه هایی مانند انگور و سیب سبز اسیدی اند و بار موجود بر روی مولکولهای پکتین را خنثی می کنند. خنثی شدن میوه هایی که به طور طبیعی اسیدی نیستند، با افزودن آب لیمو انجام می شود. شکر میافزایند و محلول را می جوشانند تا غلظت شکر به 60 تا 65% برسد. محلول غلیظ شکر مولکول های آب را از پکتین می گیرد. در این حالت، مولکول های پکتین به یکدیگر می پیوندند و اجزای دیگر را به دام می اندازند تا ژلی مانند ژلاتین تشکیل شود.

مقدار پکتین اضافه شده به کنسروها اهمیت دارد. پکتین خیلی زیاد موجب لاستیکی شدن کنسرو می شود، پکتین خیلی کم موجب روان ماندن آنها می شود. به همین ترتیب اگر میوه اسید کافی نداشته باشد، یا شکر افزوده شده کم باشد، ژل تشکیل نمی شود و شربت درست می شود.

تهیه کنسرو در بسیاری از خانواده ها باعث می شود که در سراسر سال از میوه ها استفاده کنند. حفظ موازنه دقیق در افزودنیها یک هنر به شمار می آید. البته تهیه کنندگان کنسرو شیمی این فرایند را نمی فهمیده اند ولی حاصل کار لذت بخش بوده است.»

(اسمیت، اسموت، پرایس، 1382، ص 535، جلد دوم)

ژلاتین

«تقریباً هر فردی حل شدن ژلاتین را در آب و بسته شدن آن را در یخچال مشاهده کرده است. این رویداد به علت ساختار خواص پروتئیهایی است که ژلاتین را به وجود آورده اند.

ژلاتین، کولاژنی است که تغییر ساختار پیدا کرده است. کولاژن، پروتئینی است که در بافت پیوندی حیوانات وجود دارد مرکب از سه رشته جداگانه از آمینو اسیدهاست که به هم پیچیده شده اند. وقتی آن را در آب گرم کنیم، پیوندهای ضعیفی که کولاژن را به وجود آورده اند شکسته شده رشته های پروتئیها از هم باز می شوند.

ژلاتین به طور کلی در آب داغ حل می شود. ژلاتین حل شده را سپس به مایعات دیگر می افزایند.

 ژلاتین به طورکلی در آب داغ حل می شود. پیوندهای ضعیف از نو تشکیل می شوند، اما به طور کاتوره ای شبکه ی بزرگی را به وجود می آورند که آن مایع در خود نگه می دارد. نیم جامدی که تشکیل می شود، ژل می نامند. این ژل را هر اندازه بیشتر سرد کنیم سخت تر می شود زیرا پیوندهای ضعیف بیشتری فرصت تشکیل شدن پیدا می کنند.

گاهی ژل تشکیل نمی شود یا اینکه به اندازه کافی سفت نیست. بهترین شرایط برای تشکیل این ژل خاص PH حدود 5 و افزودن مقدار کمی شکر است. بنابراین وقتی میوه اضافه می کنیم آنهایی که اندکی اسیدی هستند شانس بهتری برای تشکیل ژل دارند.»

استفاده از آناناس در ژل، ناپایداری ژل را نشان می دهد. آنزیمی که در آناناس تازه وجود دارد، رشته های پروتئین را به تکه های کوچکی می شکنند که تشکیل ژل نمی دهند. اما آناناس پخته شده یا کنسرو شدن این اثر را ندارد زیرا آنزیمی که موجب تخریب ژلاتین می شود خود در جریان پخته شدن از بین رفته است.

(اسمیت، اسموت، پرایس، 1382، ص 394، جلد دوم)

نتیجه گیری

وقتی شناخت بیشتری از علم شیمی به دست آوریم، دانش ما نسبت به ساختار و رفتار اجزای جهان پیرامونمان افزایش می یابد. در این صورت بهتر می توانیم به سفید بودن و سفید نبودن راه حل های پیشنهادی مسائلی را که با آنها روبه رو هستیم پی ببریم و بهتر می توانیم مشکلات خودمان را حل کنیم، هم چنین بهتر می توانیم ادعاهای شرکتهایی را که برای ارائه کالاهای خود دست به تبلیغات غلط آمیز می زنند ارزشیابی کنیم در نتیجه در جهانی که پی در پی موضوعات علم و تکنولوژی، پیچیدگی بیشتری پیدا کند شهروند بهتری می شویم.

(رابرت اسموت، 1382، ص 10-9)

 

 

 

منابع مورد استفاده

1.      شیمی عمومی با نگرش کاربردی، جلد اول تالیف: رابرت اسموت، ریچارد اسمیت، جک پرایس، مترجمان: احمد خواجه نصیر طوسی، دکتر علی سیدی- دکتر منصور عابدینی، ناشر: موسسه فرهنگی فاطمی- چاپ هفتم- 1384

2.      شیمی عمومی با نگرش کاربردی، جلد دوم، تالیف: رابرت اسموت، ریچارد اسمیت، جک پرایس، مترجمان: احمد خواجه نصیر طوسی- دکتر علی سیدی- دکتر منصور عابدینی- ناشر: موسسه فرهنگی فاطمی- چاپ چهارم- 1382

نویسنده : محمد بازیره ; ساعت ۸:۳۳ ‎ب.ظ ; شنبه ۱٥ اسفند ،۱۳۸۸
تگ ها:


انواع کد های جدید جاوا تغییر شکل موس