كولومبيا عبق الطبيعة وسحر المواسم

كولومبيا عبق الطبيعة وسحر المواسم


كولومبيا عبق الطبيعة وسحر المواسم





اللغة الرسميّة: الإسبانيّة
العملة: بيزو () CLP
فارق التوقيت: -5 Gmt
رمز الإنترنت الدولي: .co
رمز الهاتف الدولي+57:

إعداد كريستل رزق
تــتــمّــيــز كــولــومــبــيــا بطبيعتها الساحرة، إذ تغطّي الجبال أجزاﺀ كبيرة من البلاد، بالإضافة إلى شواطئها الرائعة.

ويعدّ هــذا البلد، بالنسبة إلى الــســائــح جــنّــةً طبيعيّة يمكنه أن يمضي فيها أياماً لا تُنسى، خصوصاً مع توفّر جميع العوامل التي تساعد على ذلك، مثل الــفــنــادق ووســائــل الراحة، فضلاً عن حُسن الضيافة الذي يتحلّى به السكّان المحليون.



تقع كولومبيا في الجزﺀ الشمالي الغربي من قــارة أميركا الجنوبية.
تطلّ على المحيط الهادئ من الغرب وعلى البحر الكاريبي من الشمال.
تحدّها باناما من الشمال الغربي وفنزويلا والبرازيل من الشرق، والبيرو والإكــوادور من الجنوب.
وكولومبيا هي من أكبر دول أميركا الجنوبية مساحةً. من أبرز مدنها مدلين وكالي وبيكاو وقرطاجنة.



تــتــنــوّع طبيعة كولومبيا بين المنطقة الساحليّة التي تتمثّل بــالأراضــي الساحليّة المنخفضة الواقعة على ساحل الكاريبي وساحل المحيط الهادئ، اللتي تنبع منها بعض روافــد نهر الأمــازون.

وأخيراً هناك منطقة السهول الشرقية التي تغطّي مساحة كبيرة من البلاد والتي يتمّ ريّها من مياه بعض الأنهار مثل الأمازون وأورينوكو.
ويذكر أنّ أطول أنهار كولومبيا هو نهر مجدولبيا الذي ينبع من الأنديز ويسير شمالاً ليصبّ في البحر الكاريبيّ.
وهذا النهر هو أكثر شرايين المواصلات المائيّة في كولومبيا حيويّةً.
كذلك تغطّي الغابات الإستوائية مساحاتٍ كبيرة من جنوبي البلاد.
أما أعلى قمم كولومبيا فهي قمّة بيكوكريسلوبال كولون التي يبلغ ارتفاعها 5775 متراً فوق مستوى سطح البحر.



رغم موقع كولومبيا الإستوائي، إلا أنّها تتمتّع بمناخ مداري معتدل، يتنوع تبعاً لــتــنــوّع التضاريس والارتفاعات. ويسود البلاد طقسٌ معتدل الــبــرودة طــوال الــعــام في المناطق التي يزيد ارتفاعها على 1800 مــتــر. إلا أنّ بعض مناطق كو لو مبيا تتميّز بفصو ل ما طر ة تجعلها أكثر مناطق أميركا الجنوبية غزارة.

وتتميّز مناطق أخرى بفصول جافّة يندر فيها نزول المطر.
وتجدر الإشارة إلى أنّ معظم سكّان كولومبيا يعيشون في المناطق المرتفعة غربيّ البلاد.

تاريخ
احتلّ الإســبــان كولومبيا العام 1509 م. وتمّ تأسيس أوّل مستعمرة فيها في سانتا مارتا العام 1525 م. وقد أُطلق عليها اسم "غرناطة الجديدة". والعام 1718 م. أصبحت هذه المستعمرة مركزاً لنائب ملك إسبانيا، وظهرت جمهورية كولومبيا الكبرى الــتــي كــانــت تــضــمّ باناما، وفنزويلا والإكوادور العام 1817 م.
وقد انسحبت فنزويلا والإكوادور من الإتحاد بعد ثلاثين عاماً، واستعادت الــبــلاد اســـم "جــمــهــوريــة غرناطة الجديدة" العام 1856 م. لتتحوّل بعد ذلك إلى "الاتّحاد الغرناطيّ" ثمّ "الولايات المتحدة الكولومبيّة"، لتصبح "جمهوريّة كولومبيا" بعد انسحاب شريكتها باناما من الاتحاد.

وقد حازت استقلالها في 20 تموز م. 0181 وأُطلق عليها اسم كولومبيا نسبة إلــى المستكشف الشهير كريستوفر كولومبوس.

أجمل الاوقات في بوغوتا

بوغوتا هي عاصمة كولومبيا.

يسكنها نحو 7.8 مليون نسمة فيما يبلغ عدد سكان المدينة وضواحيها 8.5 مليون نسمة على مساحة تقدر بنحو 1587 كم. 2 وهي تعدّ المركز الاقتصاديّ والسياسيّ للبلاد.
تبدو بوغوتا من الطائرة كغابة وحشيّة دكناﺀ تعلوها قمم جبال تلامس الغيوم وتخترقها.

أمّا ليلاً فتبدو أبنية المدينة الشاهقة أشبه بنجوم معلقة في الــهــواﺀ.



ويتوافد على كولومبيا عدد كبير من السياح خلال موسم المهرجانات ومنها كرنفال بارنكيولا وكــرنــفــال الصيف في بوغوتا ومهرجان المسرح ومهرجان الــزهــور، وغــيــرهــا مــن الكرنفالات والمهرجانات التي تشكّل عامل جـــذب لــلــســيــاح مــن جميع أنــحــاﺀ العالم.

ويجد الزائر في كولومبيا كـــلّ مـــا يــبــتــغــي الــحــصــول عليه تقريباً، خصوصاً مع تدني أسعار الحاجيات والسلع وتوفرها في جميع المواسم.
أما التراثيات والفولكلور الكولومبي فهي مــتــوفّــرة بكثرة وتتميّز بتنوعها، علماً أنّها تقدّم للسائح نبذةً عن حياة الكولومبيين البسيطة.

وستجد في العاصمة بوغوتا الكثير من السلع المصنوعة من الجلد وأغطية أسرّة يسمّونهاPanchos
من أكثر الأماكن في بوغوتا شهرةً سانت في Fe Santa فلا تتردّد فــي زيــارتــهــا.



كــمــا أن العاصمة ا لكو لومبيّة تشتهر بالمتا حف وأبرزها متحف الذهب Musée de l’Or الــذي يعرض مجموعة تتألّف من أكثر من 36000 قطعة من الذهب والزمرد والتي تعود إلى ما قبل القرن السادس عشر.

محطات ساحرة
الـــمـــحـــطّـــة الأولــــــــى:
مــيــدلــيــن Medellin وهـــي تــقــع فــي قلب وادي Aburra وتحيطها جبال خلابة .



وقد أطلق عليها اسم "مدينة الربيع الدائم".
ميدلين هي أيضاً عــاصــمــة كــولــومــبــيــا الإقــتــصــاديــة ومدينة الأوركيديا، نظراً إلى أنّها تعجّ بالورود.

وهي تحتفل سنوياً بعيد الزهور في فصل الربيع، حيث يتمّ تنظيم احتفالات ومهرجانات فولكلوريّة.

كما أنّ ميدلين معروفة بحبّ أ بنا ئها وتعلّقهم برقصة التانغو، إذ تشاهد في كل مكان أطفالاً وكباراً يرقصون على انغام الأغنيات اللاتينيّة.

والمحطّة الثانية ستكون في كالي التي تجمع إلــى الأبنية القديمة الهندسة المعمارية الحديثة.

وتشتهر أيضاً بمتاحفها وأبرزها متحف الفنّ الحديث. كذلك فهي تتميّز بجمال سكانها وأناقتهم وبرقصة السالسا الشهيرة.
أما قرطاجنة فهي من أكثر المدن الكولومبية جذباً للسياح، وهي إحدى مدن كولومبيا الكبيرة وتشكّل ميناﺀً مهمّاً على الساحل الشمالي للبلاد.

وفي ما يتعلّق بالساحل الكاريبي، فهو الــوجــهــة المفضلة لعشاق الــشــمــس والــســبــاحــة.
فـــإذا أردت الاســتــجــمــام والاســتــمــتــاع بــحــرارة الشمس الكولومبيّة وبالطبيعة الساحرة الخضراﺀ فاحزم أمتعتك، وباشر التحضير لرحلة لا تخلو من المغامرة.


المطبخ الكولومبي


يتميّز المطبخ الكولومبيّ بأطباقه اللذيذة والمتنوعة.

وهــو مــتــأثّــر إلــى حــدّ كبير بالمطبخ الإسبانيّ.



ولعلّ أكثر الأطباق الكولومبية شهرة، خــصــوصــاً فـــي الــعــاصــمــة بوغوتا، هو الـ Ajiaco وهو عبارة عن حساﺀ الدجاج مع ثلاثة أصــنــاف مــن البطاطا والذرة والكابر، بالإضافة إلى الـــ Arepas المصنوع من طحين الذرة والذي يستعمل كخبز.



أمــا ثمار البحر فتنتشر بشكلٍ ملحوظ على الساحل الكاريبيّ، ومنها القريدس والكراب ذات النوعيّة الجيدة جداً.
مــشــروب الكولومبيين الأكــــثــــر شــــهــــرة هــــو الــــ، Gaseoas وهـــو مــشــروب غــــازيّ خــــالٍ مــن الــكــحــول.
أمّــــا إذا رغــبــت فــي تــنــاول فنجان من القهوة فعليك أن تــطــلــبــ الــــــــ"Tinto".

الكيمياء التحليلية مهندسة كيمياء علية عدي

الكيمياء التحليلية: هي فرع من علم الكيمياء يهتم بالتقدير الكمي والنوعي للعناصر او المركبات المكونة للماده المراد تحليلها.

وينقسم هذا الفرع الى عدة طرق واساليب يمكن استخدامها ولكل منها استخداماته وأهميته منها:

التحليل الحجمي والتحليل الوزني والتحليل الحراري والتحليل النوعي والتحليل الطيفي والتحليل الآلي والتحليل الكهربائي.

ويمكن لبعض هذه الطرق أن تكتشف وجود المركبات او العناضر وبحساسية عاليه قد تصل الى تركيز جزء من مليون مليار جرام باللتر. أهمية الكيمياء التحليلية :

وتقوم الكيمياء التحليلية في كثير من العلوم بدور مهم ، وكذلك فهي لاغنى عنها أساسًا في علم الحياة ، إذ يستفاد من التقنية التحليلية في دراسة المواد الحية وعمليات التمثيل الغذائي وغيرها ، ولا يستطيع الأطباء تشخيص الامراض دون الاستناد إلى نتائج التحليلات اللازمة لذلك

كما نجد أن تقسيم المعادن جاء بعد معرفة تامة بالمكونات الكيميائية له . ولا يستطيع الفيزيائيون تشخيص نواتج تصادم الدقائق ذات الطاقة العالية بدون استخدام التقنية التحليلية في الصناعة الحديثة .

إن قيمة المواد الخام ومدى نقاوة منتج صناعي وملاءمته للاستعمال والسيطرة على العمليات الصناعية في مرحلة أو أكثر نحتاج إلى معرفة الكيمياء التحليلية للتأكد من جودة الإنتاج الصناعي .

وتصنف الكيمياء التحليلية حسب الغرض من التحليل إلى :

أولاً : التحليل النوعي أو الوصفي :

هو مجموعة العمليات التي يتم فيها الكشف عن تركيب المواد أو المركبات أو العناصر الداخلة في تركيب مادة معينة أو خليط من المواد سواء أكان في الحالة الصلبة أو محلول في مذيب معين ولايتعرض هذا التحليل إطلاقًا إلى كميات هذه المكونات .

ثانيًا: التحليل الكمي :

ويبحث في تقدير كميات المكونات أو العناصر الداخلة في تركيب المركب الكيميائي أو الخليط ، ويتبين من هذا أن التحليل النوعي لمادة مجهولة التركيب يسبق عادة التحليل الكمي لها ؛ لأنه لا يجوز تقدير مادة معينة تقديرًا كميًا ما لم يتأكد من وجودها وصفيًا .

ويشمل التحليل الكمي على :

1- التحليل الوزني :- ويتم التحليل الكمي بالوزن بترسيب المادة وتقديرها كميًا في هيئة عنصر منفرد أو مشتق معين معروف التركيب يفصل عن المحلول بالترسيب أو الطرد المركزي ثم غسله وتجفيفه ووزنه ، فيحسب وزن المادة المراد تقديرها من معرفتنا لوزن الراسب وتركيبه بدقة . فمثلا ًيمكن تعيين نسبة الكلور في ملح الطعام مثلا ًبإذابة وزن معين من الملح في الماء ثم إضافة محلول نترات الفضة إليه فيترسب على شكل كلوريد الفضة ، ثم يرشح الراسب ويغسل ويجفف ثم يوزن لمعرفة كمية الكلور ونسبته في الملح ، ويضم التحليل الوزني الطرق التي يتم فيها تقدير أوزان المواد أو بعض مكوناتها بطريقتين هما :-

أ‌- الطريقة المباشرة : وفيها يتم تحديد قياسات الأوزان لنواتج العملية التحليلية المعروفة التركيب .

ب‌- الطريقة غير المباشرة : إذ تحدد بواسطتها قياسات الأوزان المفقودة أو الناقصة في الوزن

بوصفها نتيجة لخاصية التطاير بالعينة .

2 - طرق التحليل الحجمي : تستعمل في هذه الحالة طرق مباشرة وغير مباشرة لتعيين أوزان المواد أو بعض مكوناتها وتشمل هذه الطرق ما يلي :-

ب- التحليل الغازي : وتقاس بهذه الطريقة كمية الغازات المستهلكة وفيه تقدر المادة بتقدير حجم الغاز الذي قد يكون هو المادة المراد تقديرها أو ناتجًا عن تفاعل تلك المادة مع مواد أخرى بحيث تعطي غازًا يمكن تقديره . ويجب أن لا يفهم بأن عمليات التحليل الكمي والنوعي لا يمكن أن تتم إلا عن طريق التفاعلات الكيميائية . وعمليات الفصل بالطرق الطبيعية لها إثرها الواضح في بناء أكثر مراحل التحليل الكروماتوجرافي لمكونات الخليط ثم يلي ذلك التمييز بطرق كيميائية . ومع أن طرق التحليل الحجمي تتطلب توفر شروط وخبرة لتجاوز الأخطاء أو العيوب فأنها تفضل في التطبيق العملي والاستعمال على طرق التحليل الوزني ؛ على الرغم من

دقة النتائج التي يمكن الحصول عليها عند استعمالها لكنها بطيئة وتستغرق وقتًا طويلا ًلإتمام التحليل ، قد يتجاوز الإنتظار للحصول على نتائجها عدة ساعات أو أيام ، وهو ما لا يتفق والحاجة العملية خاصة في السيطرة الكيميائية على العمليات الصناعية لتوجيه التفاعلات إلى الوجهة الصحيحة للحصول على نتائج ذات مواصفات عالية الجودة .

ثالثًا : طرق التحليل الآلي :-

تقدر المادة بقياس بعض من خواصها الفيزيائية أو الكيميائية مثل الكثافة واللون ومعامل الإنكسار والتوصيلة الكهربائية والتغيرلت الحرارية والكهربائية .....الخ. وتعتمد هذه الطرق أساسًا على القياسات الآتية :

1- انبعاث الطاقة الضوئية : يتضمن هذا القياس إثارة المادة إلى مستويات عالية من الطاقة بالطاقة الضوئية أو الكهربائية ثم رجوعها إلى مستوى طاقة منخفض فينبعث منها من الطاقة الممتصة وتكون مقياسًا لكمية المادة وذلك بواسطة الطرق الآتية :

أ‌- طرق تسجيل الطيف الإنبعاثي :- - حيث تثار المادة باستخدام القوس الكهربائي .

ب‌- المطياف الفوتومتري باللهب :- - حيث تثار المادة باستخدام أنواع مختلفة من اللهب وبعد

رجوع المادة إلى حافة طاقة منخفضة تقاس كمية الضوء المنبعثة

ج- وميض الأشعة السينية :

- حيث تثار المادة بأشعة سينية ذات طول موجي معين وبعد رجوعها إلى حالة طاقة منخفضة تقاس الأشعة المنبعثة وهي التي تقوم بتمييز العنصر .

2- امتصاص الطاقة الضوئية : - ويتضمن قياس كمية الطاقة الضوئية عند طول موجه معينة تمتصها المادة المراد تحليلها ، ولهذا يمكن استخدام مايلي :

أ - الطرق الطيفية اللونية .

ب- الطرق الطيفية في المنطقة فوق البنفسجية .

ج- الطرق الطيفية في المنطقة تحت الحمراء .

د - طريقة الأشعة السينية .

هـ- الرنين النووي المغناطيسي : تتضمن هذه الطريقة التفاعل بين موجات الراديو وأنوية الذرات التي تكون في مجال مغناطيسي.

3- الطرق الكهربائية :

أ - التحليل بطريقة التوصيل الكهربائي :-

- حيث يقاس التغير في معامل التوصيل الكهربائي لمحلول النموذج .

ب- التحليل بقياس فرق الجهد :-
- حيث يقاس الجهد الكهربائي المتغير في أثناء التفاعل عند وضع القطب في المحلول ويمكن معرفة انتهاء التفاعل ومن ثم يمكن حساب تركيز المواد المتفاعلة .
ج- التحليل بقياس الكمية الكهربائية :-
- تقاس الكمية الكهريائية بالكولوم اللازمة لإكمال التفاعل الكهروكيميائي.
د- البولاروجرافيا :-
- تقاس قيمة التيار الكهريائي حيث تتناسب مع تركيز المادة التي تختزل أو تتأكسد في تفاعل كهروكيميائي عند القطب المايكروني .
4- التحليل الكروماتوجرافي : - يعتمد هذا النوع من التحليل على اختلاف المواد بعضها عن بعض في ميلها للأمتزاز أو التجزئة أو التبادل خلال سطح مغلف بمذيب مناسب أو خلال مادة كيميائية ومن ثم يمكن أن تنفصل تلك المواد ، وتنقسم طرق التحليل الكروماتوجرافي إلى :
أ‌- كروماتوجرافيا الأد مصاص : -
- ويقصد به التحليل الكروماتوجرافي عن طريق الأد مصاص على السطح.
وبين أيونات السطح الذي يحدث عملية التبادل وهي مادة كيميائية راتنجية .
ج- كروماتوجرافيا التجزئة :-
- ويقصد به التحليل الكروماتوجرافي عن طريق الفصل التجزيئي لمخلوط من عدة مواد وتنقسم هذه الطريقة إلى كروماتوجرافيا العمود بالتجزئة ويتم فيها التحليل على عمود معبأ بمادة معينة .
د- كروماتوجرافيا الطبقة الرقيقة :-
- وفيه يتم التحليل الكروماتوجرافي بالأدمصاص أو التوزيع على ألواح زجاجية تنثر عليها مادة مسامية يجرى عليها الفصل والتحليل .
هـ- كروماتوجرافيا الغاز :-
- يتضمن هذا التحليل الكروماتوجرافي باستخدام غاز ناقل يقوم بحمل أبخرة المواد المحللة فيتم اتصال أبخرة هذه المواد تبعًا لدرجات غليانها أي تظهر أولا ًالمواد ذات درجات الغليان المنخفضة يتبعها المواد ذات درجات الغليان العالية وتخرج هذه الأبخرة لتنضم إلى الغاز الناقل ومن ثم يمكن فصل هذه المواد عن بعضها وتعينها ويمكن أيضًا بطريقة كروماتوجرافيا الغاز إجراء التقدير الكمي لهذه المواد المنفصلة .
5- طرق مختلفة :
أ‌- التحليل باستخدام البولاروميتر :-
- يقاس مقدار الانحراف الناتج عند مرور الضوء المستقطب خلال المحلول .
ب- التحليل بقياس انكسار الضوء :-
- يقاس معامل الانكسار الذي يقوم بتعيين التركيب الكيميائي للخليط .
ج- مطياف الكتلة :-
- يمكن بهذه الطريقة قياس النسبة بين شحنة كتلة أيونات مختلفة ناتجة من تكسير جزيئات كبيرة ومنه يمكن إيجاد الوزن الجزيئي والتركيز .
د- التوصيل الحراري :-
- وفيه يقاس التوصيل الحراري ويستدل منه على تركيب المادة .
هـ- طرق تحليل المواد المشعة :-
- وفيه تشع المادة المادة لتصبح ذات نشاط إشعاعي ثم تعد الأشعة أو الجسيمات المتدفقة منها لغرض تقديرها كميًا .

اعداد : المهندسة الكيميائية عالية عدي

قساوة الماء او عسر الماء

قســـاوة الماء او عسر الماء (ملوحة الماء)
خاصية عند الماء الطبيعي ناجمة عن وجود أملاح الكالسيوم والمغنزيوم منحلة فيه.
وتسمى النسبة الكلية لهذه الأملاح في الماء القساوة الكلية التي تتعين بالمعايرة بالمعقدات.
وتشتمل القساوة الكلية على القساوة المؤقتة التي تنجم عن وجود بيكربونات
الكالسيوم والمغنزيوم في الماء،والقساوة الدائمة وتنجم عن وجود كبريتات وكلوريدات الكالسيوم والمغنزيوم فيه.
ويمكن خفض القساوة المؤقتة بالغليان (ولهذا سميت بالمؤقتة) بينما لا تتأثر به القساوة الدائمة.
واحدات القساوة
الميلي مكافىء غرامي (م.م.غ) ويساوي 0.001 مكافىء غرامي
الجزء بالمليون ppm حيث أن كل واحد ppm يقابل ا مغ من الملح المنحل في كيلو غرام
من المحلول أي في ليتر من الماء العسر بتقريب بسيط
الواحدة الفرنسية (u.f) حيث أن كل واحدة فرنسية تساوي 0.0001 شاردة غرامية من الكالسيوم في الليتر
كما ان هناك واحدات اخرى من اهمها اواحدات الألمانية والأمريكية والروسية وهي أقل استخداما
الماء العس
: هو ماء عادي يذوب به نسبة عالية من الأملاح وخاصة الكالسيوم والماغنسيوم.
وتأتي هذه الأملاح نتيجة سريان الماء في الصخور والتربة وإذابة هذه الأملاح والسريان بها
وكلما زادت نسبة أملاح الكالسيوم والماغنسيوم في الماء زاد عسر الماء.
ويمكن التعرف على الماء العسر بعدم ذوبان الصابون فيه وذلك لتفاعل هذه الأملاح
مع الصوديوم في الصابون مكونة صابوناً معدنياً لا يذوب في الماء.
وهذا هو سبب عدم تكون الرغوة المطلوبة في المياه العسرة.
وهناك عدة أنواع من درجات العسر والتي تختلف من بلد إلى آخر ويقسم الماء من ناحية
عسره إلى نوعين:
(1) العسر المؤقت:
ويرجع إلى احتواء الماء على بيكربونات الكالسيوم والماغنسيوم،
ويمكن إزالة هذا العسر المؤقت بواسطة التسخين.
(2) العسر الدائم:
ويرجع إلى احتواء الماء على كلوريد وكبريتات الكالسيوم والماغنسيوم، ولا يمكن إزالة هذا العسر بواسطة التسخين
ولذلك فإن استعمال هذا الماء في الغلايات يؤدي إلى ترسيب مادة كبريتات الكالسيوم والماغنسيوم علىهيئة طبقة صلبة يصعب ازالتها تؤدي إلى تلف الغلايات. وإزالة هذا العسر الدائم يحتاج إلى تفاعلات كيميائية ولا يتم بواسطة التسخين.
والماء العسر ليس ضاراً بالصحة ولكنه مزعج في استخدامه ومن هذه الأمثلة:
1- يؤثر على كمية الكالسيوم والماغنسيوم في الطعام.
2- تكون بقع على الأطباق والأكواب بعد جفافها وذلك لترسيب ما به من أملاح على مختلف الأدوات.
3- يؤثر على الشعر وعلى طبيعته وحيويته.
4- ترسيب الأملاح الموجودة في الماء العسر داخل أنابيب المياه يؤدي إلى عدم انسياب المياه بالكمية المطلوبة وبالتالي يصعب استخدامها في الحياة العادية والعملية.
5- الاستحمام بالمياه العسرة يؤدي إلى وجود طبقة من الصابون اللزج على الجلد مما يساعد على ترسيب الأوساخ والغبار والبكتيريا الضارة على الجلد ومن الصعب إزالتها،
وتؤدي هذه الطبقة إلى فقد حيوية الجلد ولمعانه وتؤدي إلى تهيج الجلد والتهابه.
6- استخدام المياه العسرة في الغسيل تُعد مزعجة جداً وذلك لأنه لا يساعد في تكوين رغوة مع الصابون أو المنظفات مما يؤدي إلى زيادة استخدامها في عملية التنظيف،
واستخدام الماء العسر في الغسيل يؤدي إلى عدم نظافة الغسيل وخاصة الأبيض منه وتحوله إلى اللون الرمادي مع فقد بياضه ونظافته لعدم إزالة الأوساخ جيداً
كما يؤدي إلى اتلاف الملابس وعدم تحملها عمليات الغسيل فيما بعد وبالتالي فهي غير صالحة في عمليات الغسيل أو النظافة العامة أو الاستحمام كما انها تؤثر على نوعية وسلامة الملابس.
ولذلك يجب تحويل الماء العسر إلى ماء يسر إزالة عسر الماء (تطرية - تحلية الماء).
الأضرار الناتجة عن استعمال الماء العسر:
(1) في الغلايات والمواسير:
يؤدي استعمال الماء العسر بنوعيه المؤقت والدائم في الغلايات إلى ترسيب أملاح
الكالسيوم والماغنسيوم بالحرارة وزيادة تركيزها، ويؤدي وجود تلك الطبقات المترسبة
إلى أضرار كثيرة منها:
(أ) تقليل التوصيل الحراري في مختلف الأوعية الحرارية.
(ب) صعوبة وعدم وصول الحرارة إلى السائل المسخن وبالتالي فقد وزيادة استهلاك الوقود.
(ج) يؤدي وجود تلك الطبقات المترسبة إلى تكون طبقة عازلة مما يؤدي إلى عدم تبريد الأجزاء الملامسة للهب تبريداً نسبياً،
وبالتالي إلى ارتفاع درجة حرارة تلك الأجزاء بشكل خطر قد يؤدي إلى انفجار الغلايات.
(د) قد يؤدي الترسيب المتزايد إلى انسداد مواسير الغلاية وانفجارها.
(2) في الغسيل: يسبب استعمال الماء العسر استهلاكاً كبيراً في الصابون المعدني غير الذائب والذي يرسب على الأسطح المراد غسلها.
(3) في صناعة الغزل والنسيج: تترسب أملاح الحديدوز والمنجنيز على الأنسجة ثم تتأكسد إلى أملاح الحديدك التي تكون بقع سمراء على الأنسجة يصعب إزالتها.
(4) تكون الصدأ وتأكل المعدن.
تهيئة الماء:
ومعناها تهيئة الماء للاستخدام الذي يُعد من أجله وهي تشمل إزالة العسر والتنقية:
(أ) إزالة عسر الماء (تطرية - تحلية الماء):
وتتم بطرق مختلفة الغرض منها استبدال المعادن المسببة للقساوة أو العسر (الكالسيوم والماغنسيوم) بالصوديوم مما يؤدي إلى إزالة أو تقليل عسر الماء.
(ب) تنقية الماء:
الغرض منها إزالة المواد العضوية وإزالة الكائنات الحية الدقيقة والجراثيم من الماء.
هناك ثلاث طرق لتطرية الماء بالتبادل الشاردي وهي:1-
دورة الصوديوم:
وهي طريقة كيميائية تعتمد على إزالة أيونات الكالسيوم والماغنسيوم من الماء بإضافة أيونات الصوديوم بدلاً منها.
2- التيار المتفرغ.
3- نزع الشوادر.
والطريقة الرئيسية لتطرية الماء هي الطريقة الأولى
وتتلخص هذه الطريقة بتمرير الماء القاسي (العسر) من خلال فرشة للمبادلات الكاتيوبية
وهناك تستبدل شوادر المعادن المسببة للقساوة (الكالسيوم والماغنسيوم) بشوادر الصوديوم ويكون معدل التبادل سريعاً جداً ويتم بسهولة وبشكل كامل مهما كانت قساوة الماء.
ومن هذه الطرق طريقة كيميائية وتعتمد على إزالة أيونات الكالسيوم والماغنسيوم من الماء بإضافة أيونات الصوديوم بدلاً منها
ولابد أن تتم هذه الطريقة بدقة شديدة حيث يجب أن تضاف أيونات الصوديوم بنسبة معينة (حوالي 8ملجم لكل لتر) حتى لا تزيد نسبة الصوديوم في الماء.
التبادل الشاردي:
يحدث تبادل شاردي في وسط ما عندما تستبدل شاردة أخرى، عندما يطبق هذا المفهوم على معالجة المياه فهذا يعني أن هناك تبادلاً معكوساً للشوارد بين الطور السائل والطور الصلب.
وهناك نوعان من التبادل الشاردي:
1- التبادل الكايتوني (التبادل القاعدي):
هو استبدال شاردة موجبة (كاتيون) بشاردة موجبة أخرى.
الشوارد الموجبة التي يحتوي عليها الماء الطبيعي هي: الكالسيوم - الماغنسيوم - الصوديوم - الهيدروجين - الحديد - المنغنيز.
2- التبادل الأيوني (التبادل الحامضي):
هو استبدال شاردة سالبة (أيون) بشاردة سالبة أخرى.
الشوارد السالبة التي يحتوي عليها الماء الطبيعي هي: الكلوريد - السلفات - النترات - الكربونات - الهيدروكسيد - الفلوريد.
لتحلية المياه العسرة:
يتم استبدال أيونات الكالسيوم والماغنسيوم بأيونات الصوديوم بحيث تكون نسبة الصوديوم في الماء لا تزيد عن 8ملليجرامات/لتر.
ولأن الماء العسر يحتوي على نسبة من أملاح صوديوم ينصح الأطباء مرضاهم وخاصة المصابين بضغط الدم المرتفع وأمراض القلب بعدم استخدام المياه المحلاة بهذه الطريقة الكيميائية (إضافة الصوديوم)
واستخدام طرق أخرى لتحلية المياه. كما ينصح بعدم استخدام المياه اليسر في الزراعة أو ري الحدائق وذلك لما تحتويه من نسبة عالية من الصوديوم مما يؤثر على نمو النباتات المختلفة.
كما أن الماء اليسر يساعد على ذوبان بعض المعادن مثل الرصاص الموجود في أنابيب المياه كما يؤدي إلى خطورة شديدة عند استخدامها نتيجة لامتصاص الرصاص الذائب.
الصوديوم:
هو أكثر الكاتيونات الموجودة في سوائل جسم الإنسان والبلازما (أي خارج خلايا الجسم المختلفة) وهي تمثل 90% من مجموع الكاتيونات الموجودة في جسم الإنسان،
ولذلك فهي تلعب دوراً حيوياً ومهماً في استقرار نسبة الماء والضغط الأسموزي في السوائل خارج الخلايا المختلفة في جسم الإنسان.
نسبة الصوديوم الطبيعية في جسم الإنسان البالغ السليم وليس في البلازما فقط تتراوح بين 135- 150مللي مول في اللتر.
ويتناول يومياً الإنسان العادي السليم من 130إلى 260مللي مول من الصوديوم (حوالي 8- 15جراماً) وهي تمتص كلها عن طريق الجهاز الهضمي،
ويحتاج الإنسان الطبيعي من 1- 2مللي مول فقط من الصوديوم يومياً ولذلك فالزيادة في الصوديوم يتخلص منها الجسم عن طريق إخراج البول والعرق.
ويؤدي نقص الصوديوم في البلازما عن 135مللي مول/لتر إلى أعراض مرضية منها نقص كمية البول والشعور بالضعف العام وعدم القدرة على التركيز وسرعة ضربات القلب وهبوط حاد في ضغط الدم وخاصة عند الوقوف المفاجئ من وضع الجلوس أو الدم.
وتؤدي زيادة الصوديوم في البلازما عن 150مللي مول/لتر إلى أعراض مرضية مثل الجفاف والعصبية الشديدة نتيجة الجفاف داخل خلايا الجسم وظهور ارتعاش خفيف في اليدين والقلق الزائد والحركات العضلية غير الإرادية وعدم التركيز والزيادة الشديدة في أملاح الصوديوم قد يؤدي إلى غيبوبة.
وقد انتشرت في الآونة الأخيرة أجهزة لتحلية المياه تعتمد على انتزاع الكالسيوم والماغنسيوم من الماء وتطلق مكانها الصوديوم لتصبح المياه مشبعة بالصوديوم بطريقة عشوائية وبتركيز عال جداً
مما يؤدي إلى عديد من الآثار الجانبية لمادة الصوديوم كما ذكر من قبل. ولذلك فلابد من توضيح هذه الآثار الجانبية لقرائنا الأعزاء آملين أن يكون ذلك تحذيراً لهم للاستخدام العشوائي لأجهزة تحلية الماء.
اعداد : المهندسة الكيميائية عالية عدي

الكيمياء والتحليل الطيفي

طرق التحليل الطيفي

تنقسم طرق التحليل الطيفي إلى قسمين

أ*- طرق الامتصاص الطيفي
ب*- طرق الانبعاث الطيفي


أولا / طرق الامتصاص الطيفي:
تعتمد طريقة الامتصاص الطيفي على امتصاص المادة في الحالة الذرية أو الجزيئية لجزء من الأشعة الكهرومغناطيسية
هذا الجزء الممتص من الأشعة يسمى بالامتصاص

وهو يتناسب طرديا مع تركيز المادة

الامتصاص α تركيز المادة


وتنقسم طرق الامتصاص الطيفي إلى خمسة أقسام :

1- طريقة الامتصاص الجزيئي للطيف فوق البنفسجي :
تعتمد هذه الطريقة على امتصاص جزيئات المادة في المحلول للأشعة الفوق بنفسجية المسلطة عليها


2- طريقة الامتصاص الجزيئي للطيف المرئي :
تعتمد هذه الطريقة على امتصاص جزيئات المادة في المحلول للأشعة فوق المرئية المسلطة عليها .

3- طريقة الامتصاص الجزيئي للأشعة تحت الحمراء:
تعتمد هذه الطريقة على امتصاص جزيئات المادة في المحلول للأشعة تحت الحمراء المسلطة عليها
وتستخدم هذه الطريقة في التحليل الكيفي والتركيبي للمركبات العضوية

4- طريقة الرنين النووي المغناطيسي (nmr):
تعتمد هذه الطريقة على امتصاص نويات جزيئات المادة لأشعة الراديو المسلطة عليها
وتستخدم هذه الطريقة في التحليل الكيفي والتركيبي للمركبات العضوية أيضا

5- طريقة الامتصاص الذري للطيف (AAS):
تعتمد هذه الطريقة على امتصاص ذرات المادة في الحالة الغازية للأشعة المرئية أو فوق البنفسجية المسلطة عليها .
وتستخدم هذه الطريقة في التحليل الكمي للفلزات .

ثانيا /طرق الانبعاث الطيفي:
تعتمد طرق الانبعاث الطيفي على إثارة ذات أو جزيئات المادة بواسطة الطاقة الإشعاعية أو الطاقة الحرارية اوالطاقة الكهربية ثم قياس شدة الأشعة المنبعثة من هذه الذرات أو الجزيئات بعد رجوعها إلى حالة الاستقرار
وتنقسم طرق الانبعاث الذري الطيفي إلى خمسة أقسام :
1- طريقة الانبعاث الذري اللهبي للطيف :
تعتمد هذه الطريقة على إثارة ذرات المادة الموجودة في الحالة الغازية بواسطة حرارة اللهب ثم قياس شدة الأشعة المنبعثة من هذه الذرات.
2- طريقة الانبعاث الذري الكهربي:
تعتمد هذه الطريقة على إثارة ذرات المادة الموجودة في الحالة الغازية بواسطة الطاقة الكهربية ثم قياس شدة الأشعة المنبعثة من هذه الذرات
3- طريقة التألق الجزيئي للطيف :
تعتمد هذه الطريقة على إثارة جزيئات المادة في المحلول بواسطة حزمة من الأشعة المرئية أو فوق البنفسجية ثم قياس شدة الأشعة المنبعثة من هذه الجزيئات.
4- طريقة التألق الذري للطيف :
تعتمد هذه الطريقة على إثارة ذرات المادة في الحالة الغازية بواسطة حزمة من الأشعة المرئية أو فوق البنفسجية ثم قياس شدة الأشعة المنبعثة من هذه الذرات.
5- طريقة التألق الذري للأشعة السينية :
تعتمد هذه الطريقة على إثارة ذرات المادة في الحالة الغازية بواسطة حزمة من الأشعة السينية ثم قياس شدة الأشعة السينية المنبعثة من هذه الذرات.
يعتمد التحليل الطيفى على ظاهرة امتصاص الطاقة الضوئية المرئية أو فوق البنفسجية أو تحت الحمراء بالمادة المراد تحليلها، وذلك طبقاً لقواعد ثابتة ومعروفة، تحدد على أساسها طول الموجة الممتصة ومدى شدة هذا الامتصاص. وينتج الامتصاص الطيفي في منطقتي الضوء المرئي وفوق البنفسجي بسبب إثارة إلكترونية في الجزيئات ويقع ذلك في مدى طول موجى بين 200 إلى 800 نانوميتر (10 -9 متر) .
ويعتمد التحليل الكمى الطيفي على العلاقة الرياضية بين الامتصاص الطيفي وتركيز المادة الماصة للضوء وذلك طبقاً لقانون «لامبرت بير» abc = a حيث a الامتصاص، a معامل الامتصاصية، b طول المسار الضوئي، c التركيز. والامتصاص الطيفي في المنطقة المرئية وفوق البنفسجية له استخدامات كثيرة منها حساب ثابت التأين k لدلائل الأحماض والقواعد بواسطة تغير الامتصاص مع تغير الرقم الهيدروجيني. وهناك تطبيق آخر هو تعيين أو ترجيح أحد الاحتمالات المتعددة لتركيب المتراكبات.
جهاز التحليل الطيفي في مجال الأشعه المرئية وفوق البنفسجية
مقدمة :
يسلك الضوء المرئي سلوك الضوء فوق البنفسجي في كثير من مظاهره حيث أن كلاهما ينتج عن إمتصاصة إثارة إلكترونية في الجزيئات . كما أن أغلب الأجهزة التي تستخدم في طرق التحليل الطيفي في مجال الأشعة المرئية هي نفسها التي تستخدم في طرق التحليل الطيفي في مجال الأشعة فوق البنفسجية . لذا فقد جرت العادة على دراستهما معاً . ويغطي هذان الطيفان المجال من 200 إلى 800 نانو ميتر ( ميلي ميكرون ) .

مطيافية فوق البنفسجية والمرئية UV and Visible Spectroscopy :
المطيافية الإلكترونية هي أحد أنواع الدراسات الطيفية والتي تعتمد على إمتصاص الأشعة فوق البنفسجية أو المرئية ، ولقد سميت بهذا الإسم لأن إمتصاص الأشعة في هاتين المنطقتين يؤدي إلى إثارة الإلكترونات في الجزيء الذي يمتص تلك الأشعة .

الإثارة الإلكترونية :
كما هو معروف تتكون الجزيئات من ذرات كل منها يتألف من نواة ومن إلكترونات تدور حولها في مستويات طاقة محددة . فإذا إمتصت الجزيئات طاقة معينة إنتقلت الإلكترونات من مستوى الطاقة الأدنى ( ground state ) إلى مستوى طاقة أعلى ( excited state ) . وهذا مايدعى بالإثارة الإلكترونية . ولكي يسبب شعاع ضوئي إثارة إلكترونية ينبغي أن يكون هذا الشعاع في مجال الأشعة المرئية أو فوق البنفسجية . وتردد الشعاع الممتص يرتبط بالطاقة بالعلاقة : E =hυ هذا ويوجد في الجزيئات العضوية ثلاث أنواع من الإلكترونات الأولى إلكترونات مشتركة في رابطة مشبعة كالرابطة بين الهيدروجين والكربون ، والكربون والكربون في المركبات المشبعة وتسمى هذه الرابطة برابطة σ وكمية الطاقة اللازمة لإثارة الإلكترونات الرابطة σ أكبر بكثير من طاقة الأشعة فوق البنفسجية لذا فإن المركبات المشبعة لاتمتص في هذا المجال لذا تستعمل عادة كمذيبات جيدة . والنوع الثاني من الإلكترونات تلك التي تشترك في رابطة غير مشبعة . وهذه المركبات تحتوي عادة على رابطة σ ورابطة π وكمثال على المركبات التي تحتوي على ثلاث روابط متناوبة ( conjugated ) البنزين وهيكساتترايين المتناوب .

والنوع الثالث من الإلكترونات هي التي لاتشترك بروابط بين الذرات وهذه تدعى بإلكترونات n الحرة . والمركبات العضوية المشبعة لاتحوي إلكترونات n لأن كل الإلكترونات في المستويات الخارجية للكربون والهيدروجين تشترك في الروابط الكيميائية . أما المركبات العضوية التي تحوي النيتروجين والأكسجين والكبريت والهالوجينات فإنها تحتوي على إلكترونات n ويمكنها أن تمتص الأشعة المرئية أو فوق البنفسجية لأن هذه الأشعة يمكنها إثارة الإلكترونات n .
والخلاصة أن الأشعة فوق البنفسجية أو المرئية يمكن أن يمتصها مركب يحتوي على ذرة نيتروجين أو أكسجين أو هالوجين أو كبريت أو يحوي على رابطة غير مشبعة وتسمى المجموعة التي تحوي ذلك بالمجموعة الماصة أو الكروموفور ( chromophore ) .

الأطياف الإلكترونية Electronic Spectra :
الطيف الإلكتروني لمركب ما عبارة عن منحنى يوضح تغير شدة الإمتصاص ( الإمتصاصية ) مع تغير طول موجة الأشعة المارة في محلول المركب تحت الدراسة . ويهمنا من هذا المنحنى معرفة طول الموجة التي تكون عندها شدة الإمتصاص أكبر مايمكن ويرمز لها بالرمز max λ وكذلك معامل الإمتصاص المولي ε عند هذه الموجة . وترتبط شدة الإمتصاص (A ) بتركيز المحلول ( C ) وطول الخلية ( L ) بالمعادلة التالية :
A =ε cl
وتعرف هذه المعادلة أحياناً بإسم قانون لامبرت- بير ومنها يتضح أن شدة الإمتصاص للمركب ( أو إمتصاصية المركب ) تتناسب تناسباً طردياً مع كل من التركيز المولي (C ) وطول الخلية ( L ) ، وأن معامل الإمتصاص المولي لمركب ما يساوي شدة الإمتصاص لمحلول المركب الذي تركيزه 1 مول / لتر وموضوع في خلية طولها 1 سم .
ويعتبر كلاً من max λ و ε من الثوابت الفيزيائية التي تميز المركبات العضوية عن بعضها . ولا تصلح هذه العلاقة في حالة التركيزات المرتفعة جداً . لذا ينصح في التطبيق العملي إستعمال المنحنى العياري ( Calibration curve ) للإمتصاص بدلالة التركيز عند قمة الإمتصاص الضوئي للمركب . كما يمكن تقدير الكثير من المواد التي لا تمتص الضوء مباشرة وذلك بإضافة مركبات معينة لتكون متراكبات ماصة للضوء أو تكون مجموعة إمتصاص ( Chromophore ) .
مكونات جهاز UV- Visible الأساسية :
1- المصدر الضوئي
2- خلية العينة
3- موحد طول الموجة 4
- الكشاف 5
-الشاشة (Monitor) :
المصادر الضوئيه :
وهنا يوجد نوعين من المصادر الضوئية الأول عبارة عن لمبة تنجستن (- lamp Tungsten ) بالنسبة لقياس الأشعة المرئية ( Visible ) في المدى ( 350 – 800 ) .
والمصدر الضوئي هو عبارة عن لمبة ديوتيريوم(- lamp D2 ) وهي لمبة لايفض مشاهدتها بالعين المجردة لأنها يمكن أن تسبب العمى المؤقت نظراً لقوة إشعاعها . هذا بالنسبة لقياس الأشعة فوق البنفسجية في المدى ( 200- 350 ) .
خلية العينة Sample Cell :
وهي إما أن تكون مصنوعة من الزجاج أو تكون مصنوعة من الكوارتز والكوارتز أفضل لأن الخلية المصنوعة من الزجاج من ضمن مكونات صنعها الصوديوم الذي يمتص في مجال UV لذلك يفضل إستخدام خلايا مصنوعة من الكوارتز وهذه الخلايا لايكون من ضمن مكونات صنعها الصوديوم وتتراوح أسعار خلايا الكوارتز مابين 300 – 1000 ريال حسب جودة الخلية ومدى سمكها .
موحد طول الموجة( Monochromator ) :
وهو عبارة عن المنشور الزجاجي وهذا المنشور كان يستخدم في الأجهزة القديمة أما حالياً في الأجهزة الحديثة للتحليل الطيفي أصبح هنالك ما يسمى بالمحزوز ووظيفتة أنه يقوم بفحص العينة لتحديد الطول الموجي الذي حدث عنده أعلى إمتصاصة فعندما يسلط الضوء سواءً ضوء من لمبة تنجستن لقياس الأشعة المرئية أو من لمبة ديوتيريوم لقياس الأشعة فوق البنفسجية تتجة للموحد طول الموجة حزم كثير من الضوء يقوم Monochromator بعملية إستقبال الحزمة التي تكون زاوية سقوطها مناسبة على موحد طول الموجة ومن ثم يقوم موحد طول الموجة بعملية إنعكاس للأشعة الساقطه عليه موجهاً إياها إلى فلتر يقوم هذا الفلتر بإختيار الحزمة المناسبة بشكل دقيق جداً ومن ثم يستمر انتقال الحزمة إلى مرأة عاكسة تقوم بإرسال الحزمة الضوئية الساقطة إلى خلية العينة ومن ثم إلى الكشاف .
المذيبات المستخدمة لتسجيل الأطياف الإلكترونية :
لتسجيل الطيف الإلكتروني لمركب ما يجب إستخدام محلول المركب تحت الدراسة في مذيب مناسب . والمذيبات المستخدمة لهذا الغرض يجب أن تتميز بإمتصاصية ضعيفة جداً أو لا تمتص على الإطلاق الأشعة في المنطقة التي يمتص فيها المركب . ومن أمثلة هذه المركبات الإيثانول ،الإيثرات،السايكلوهكسان ،والكلوروفورم .
الكشاف( Detector ) :
وهو الكشاف الذي يبين كمية الضوء الخارج من خلية العينة ويقوم بتوضيح ماإذا كانت كمية الضوء الخارج من خلية العينة مساوي لكمية الضوء الداخل للعينة فإذا حدث ذلك وكانت كمية الضوء الداخل للعينة مساوي لكمية الضوء الخارج من العينة أنه لم يحدث إمتصاص وبالتالي لانحصل إلا على خط مستقيم ليس به أي إمتصاص . |أما أذا حدث العكس وكان الضوء الخارج من خلية العينة أقل من الضوء الداخل للعينة نستدل من ذلك حدوث إمتصاص .
أنواع أجهزة التحليل الطيفي للأشعة المرئية وفوق البنفسجية :
توجد هنالك العديد من هذه الأجهزة الحديثة إلا أن فكرة عملها واحدة في كل المنتجات وتنقسم هذه الأجهزة إلى ثلاثة أقسام من حيث أستخدامها :
1- أجهزة تقيس طيف الأشعة المرئية فقط أو تقيس طيف الأشعة فوق البنفسجية فقط :وهي أجهزة وحيدة الشعاع . وهي نوعين النوع الأول يستخدم أنابيب ( Test tube ) في عملية التحليل والنوع الأخر يستخدم خلايا (Cell) من الكوارتز أو الزجاج في عملية التحليل . وفكرة هذا الجهاز أنه لإجراء عملية التحليل لا بد في البداية من القيام بتصفير الجهاز ويتم ذلك بإستخدام البلانك أوالمذيب وبعد تصفير الجهاز ترفع أنبوبة البلانك أو خلية البلانك ويوضع في مكانها أنبوبة أوخلية العينة المراد إجراء القياس لها .
في الأجهزة التي تقيس فقط الأشعة المرئية المصدرالضوئي فيها عبارة عن لمبة تنجستن . بينما المصدر الضوئي في الأجهزة التي تقيس الأشعة فوق البفسجية عبارة عن لمبة الديوتيريوم .
2- أجهزة تقيس طيف الأشعة المرئية وطيف الأشعة فوق البنفسجية معاً في جهاز واحد :وهي أجهزة ثنائية الشعاع وهذه الأجهزة ميزتها أنه لاداعي لعملية تصفير الجهازيدوياً حيث يقوم الجهاز بذلك أتوماتيكياً . كما أن هذه الأجهزة تحتوي على فتحتين الأولى لخلية البلانك والفتحة الثانية لخلية العينة المراد قيلسها . فلو أردنا قياس الطيف المرئي في هذا الجهاز كل ماعلينا فعله هو أن نقوم بإختيار المصدر الضوئي المناسب وهو هنا لمبة التنجستن فقط ونضع خلية البلانك في فتحتة الخاصة ونضع خلية العينة في الفتحة الثانية ونقوم بإجراء التحليل . أما إذا أردنا إجراء قياس الطيف فوق البنفسجي فقط فما علينا إلا أن نختار لمبة الديوتيريوم فقط .
تطبيقات طيف الأشعةالمرئية وفوق البنفسجية :
يعتبر طيف إمتصاص الأشعة في المجال المرئي وفوق البنفسجي وسيلة مفيدة لتأييد دليل على تركيب بنائي معين لمركب ما ويندر وجود إمتصاص مختار يعطي برهاناً قاطعاً على تفاصيل تركيب معين لكن بالطبع يمكن أن تساعد في ترجيح أحد الإحتمالات المتعددة . وعلى سبيل المثال فإن عدم وجود إمتصاص في المجال 270 – 280 نانو ميتر يعتبر دليلاً قاطعاً على عدم وجود حلقة بنزين في المركب . كما أن إنعدام الإمتصاص من 210 نانوميتر حتى المجال المرئي دليل قاطع على عدم وجود روابط ثنائية متناوبة . وإن عدم وجود الإمتصاص حتى 180 نانوميتر فإن هذا دليل على عدم وجود رابطة ثنائية في المركب
اعداد : م. عالية عدي

الطرق المتبعي في التحليل الكميائي الكمي

يمكن تقسيم الطرق المتبعة في التحليل الكيميائي الكمي إلى:
أولاً: طرق طبيعية:
ويطلق عليها التحليل الكمي بالطرق الطبيعية (الكمي ـ الطبيعي) والتي تعتمد على قياس بعض الخواص الطبيعية للمادة مثل: درجة الغليان، التجمد، شدة اللون، درجة الامتصاص الضوئي، الانكسار الضوئي وغيرها. وأهم طرق التحليل الكمي الطبيعي هي:
1 ـ التحليل الضوئي.
2 ـ معامل الانكسار.
3 ـ قياس الإشعاع.
4 ـ التحليل الكهربي.
ملاحظات:
1 ـ يتوقف الامتصاص الضوئي لمحلول المادة الملونة على:
أ ـ نوع المادة.
ب ـ درجة تركيزها في المحلول.
ج ـ درجة نقاء المادة.
2 ـ الخاصية الطبيعية للمادة غالباً ما تتناسب مع كتلة المادة أو درجة تركيزها في المحلول.
3 ـ التحليل الضوئي هو عملية تحديد درجة تركيز مادة في محلولها الملون بقياس درجة امتصاصها للضوء.
4 ـ طرق التحليل الضوئي:
(أ) استخدام العين المجردة كما في أنابيب نسلر.
(ب) استخدام جهاز قياس الطيف الضوئي (الإسبكتروفوتوميتر) .
(ح) اختبار النقطة.
5 ـ معامل الانكسار الضوئي لمادة يمكن قياسه باستخدام الإسبكتروفوتوميتر. ومن جداول خاصة تربط معامل الانكسار الضوئي بدرجة التركيز نستطيع معرفة درجة التركيز ودرجة النقاء.
6 ـ تتوقف قيمة معامل الانكسار الضوئي لمحلول مادة على نوعها ودرجة نقائها وعلى درجة تركيزها في المحاليل المائية أو المذيبات العضوية.
7 ـ في حالة المحاليل غير الملونة نصيف مواد كيميائية أخرى تتفاعل مع المادة المذابة في المحلول وتكون مركبات ملونة تتدرج شدة لونها مع تدريج درجة تركيزها في المحلول.
8 ـ الأساس الذي تعتمد عليه طريقة قياس الإشعاع في التحليل الكمي الطبيعي هو قياس شدة الإشعاع الصادر من المواد المشعة وذلك بواسطة عداد جيجر. وباستخدام جداول خاصة يمكن بمعرفة شدة الإشعاع استنتاج درجة تركيز المادة المشعة.
9 ـ يستخدم عداد جيجر في الكشف عن الخامات المشعة وقياس شدة الإشعاع الناتج من تلوث البيئة، كما يستخدم في قياس شدة إشعاع النظائر المشعة والاستفادة منها في الأبحاث العلمية.
10 ـ التحليل الكهربي (الترسيب الكهربي): التحليل أو الترسيب الكهربي هو تفاعلات الأكسدة والاختزال التي تحدث في المحاليل الإلكتروليتية عند قطبي الخلية الكهربية نتيجة مرور تيار كهربي فيها.
11 ـ الفاراداي هو كمية الكهربية التي ترسب الوزن المكافىء الجرامي لأي عنصر عند إمرارها في محلول ملح من أملاحه وتساوي 96500 كولوم وتحوي عدد أفوجادرو من الإلكترونات وهو 6,023 × 1023إلكترون.
12 ـ يعتمد الحساب الكيميائي في التحليل الكهربي على قانوني فاراداي:
القانون الأول: كمية المادة المنفصلة (و) بالتحليل الكهربي تتناسب طردياً مع كمية الكهربية (ك) المارة في المحلول الإلكتروليتي للمادة.
القانون الثاني: كمية المواد المنفصلة بالتحليل الكهربي وبكمية كهربية واحدة تتناسب طردياً مع أوزانها المكافئة الجرامية.

اعداد : م. عالية عدي

الكيمياء التحليلية

تقنيات التحليل الآلي


يختص هذا الموضوع بالتحدث عن طرق التحليل الآلي الحديثة التي تعددت كثيراًوتطورت لتلبي حاجات التطور التقني والعلمي في العقود الأخيرة لهذا القرن لما تتميز به هذه الطريقة من سرعة عالية وحساسية كبيرة.
حيث يمكننا التحدث عن بعض الطرق الآلية المستخدمة في التحليل الغذائي بشكل مبسط ومفيد.
وطرق التحليل الآلي متنوعة وكثيرة ولكن من الطرق الأكثر أستخداماً نذكر:
1- الكروماتوغراغيا.
2- التحليل الطيفي: كالأشعة المرئية وفوق البنفسجية والامتصاص الذري ومطيافية اللهب.
الكروماتوغرافيا:
يعتمد مبدأ هذه الطريقة على وجود طور ثابت وآخر متحرك,يمر الطور السائل (أو المتحرك)في جميع العمليات الكروماتوغرافية عبر الطور الثابت فيحدث خلال ذلك امتزاز لمكونات المزيج المراد فصله ,ثم نزع .فإذا كانت مكونات المزيج ذات معدل امتزاز متباين على الطور الثابت ,فإن مكونات هذا المزيج ستنجرف بسرعات مختلفة وذلك تبعاً لقوة التأثيرات المتبادلة بين المكّون من جهة والطور الثابت والمتحرك من جهة أخرى,أي يخرج أولاً المكون الأقل امتزازاًثم المكّون الثاني وهكذا....حيث يقوم الطور الصلب بنزع المادة الممتزة وترحيلها من الطور الصلب.
تتضمن التقنيات الكروماتوغرافيا المستخدمة بصورة شائعة الأنواع التالية:
- كوماتوغرافيا العمود.
- كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة.
- الكروماتوغرافيا الورقية.
- الكروماتوغرافيا الغازية أو الكروماتوغرافيا الغازية السائلة(G.L.C)
وهنا ننفرد بالتحدث عن الكروماتوغرافيا الغازية نظراً لأنها الأكثر إستخداماً في التحليل:
تستخدم تقنية الكروماتوغرافيا الغازية لفصل المركبات الطيارة بواسطة تيار غازي يمر خلال الطور الثابت ,عندما يكون الطور الثابت صلباً فإننا عندئذ نتكلم عن الكوماتوغرافيا غاز-صلب(G.S.C)يعتمد هذا النوع من الكروماتوغرافيا على خواص الإمتزاز لمواد حشو العمود المستخدمة لفصل العينات وبشكل خاص الغازات .إن مواد حشو العمود الشائعة الاستعمال هي السيليكا جل,المناخل الجزيئية والفحم وإذا كان الطور الثابت سائلاً, فإننا عندئذ نتكلم عن كروماتوغرافيا غاز-سائل(G.L.C)تنتشر المادة السائلة كطبقة رقيقة على مادة صلبة خاملة ويعتمد مبدأ الفصل على توزيع العينة ضمن وخارج الطبقة السائلة. إن مجال الأطوار السائلة الواسع وتحملها لدرجات الحرارة التي قد تصل إلى 400 درجة مئوية يجعل G.L.C أكثر أهمية وأكثر إنتشاراً.لقد أستخدمت هذه التقنية في تحليل الغازات والسوائل والمواد الصلبة.
أما مزايا الكروماتوغرافيا الغازية فهي:
1- السرعة :زمن التحليل العادي فيG.L.Cيستغرق دقائق.
2- الفصل أو التفريق:حيث أمكن فصل مزيج من المركبات التي درجات غليانها متقاربة جداً.
3-التحليل الكيفي:من خلال القمة التي يرسمها المسجل حيث يكون لكل مادة قمة مميزة معروفة مسبقاً ضمن جداول أو زمن إستبقاء وهوالزمن المستغرق من بدء الحقن إلى الزمن الذي تصل فيه القمة إلى نهايتها العظمةوذلك عند ثبات درجة الحرارة.
4- التحليل الكمي:تكون المسافة الناتجة لكل قمة متناسبة مع التركيز,فلذلك يمكن إستخدام مساحة القمة في تعيين تركيز كل مركب على حدة.
5- الحساسية:من خلال الكاشف المستخدم الذي يشير إلى وجود المركبات ويقيس مقادير هذه المركبات المارة خلال العمود.
6- البساطة.
بعض القواعد الواجب إتباعها في جهاز الكروماتوغرافيا الغازية:
أولاً بالنسبة لغاز الحمل: يجب أن يكون معدل تدغق الغاز ثابتاً عند درجة حرارة معينة وإن الغازات الشائعة الإستخدام هي: الهيدروجين,الهيليوم,النتروجين ويجب أن يتمتع غاز الحمل باصفات التالية: 1- خامل لتجنب التأثير المتبادل مع العينة أو المذيب.
2- قادر على إنقاص الإنتشار الغازي للحد الأدنى. 3- سهل المنال ونقي. 4- قليل التكاليف.5- مناسب للكاشف المستخدم. وإن أبسط طريقة لقياس معدل تدفق الغاز هو إستخدام فقاعة صابون مقياس التدفق وساعة إيقاف.
بالنسبة لإدخال العينة:يجب أن تدخل العينة إلى العمود دفعة واحدةوإن أسهل طرقة لإدخال العينات الصلبة هي على شكل محلول في مذيب لا يؤثر على العينة المراد تحليلها ويتم إدخال العينات السائلة والغازية بواسطة إبرة حقن.ويجب أن يتمتع المذيب بالصفات التالية: 1- يجب أن تبدي العينات عوامل توزع مختلفة. 2- يجب أن تكون العينات ذات درجات ذوبانية مقبولة في المذيب. 3- يجب أن يكون الضغط البخاري للمذيب عند درجة حرارة التشغيل شبه معدومة.
وبالنسبة لدرجة الحرارة:
1-درجة حرارة غرفة الحقن:يجب أن تكون عالية لدرجة أنها تستطيع تبخير العينة بشكل سريع.
2-درجة حرارة العمود يجب أن تكون مرتفعة بشكل كافي
3-درجةحرارة الكاشف المستخدم :يمكن أن يقال أن كل من الكاشف والتوصيلات بين مخرج العمود والكاشف يجب أن يكون ساخناًبشكل كاف حتى يمنع تكثف العينة أو الطور السائل.
التحليل الطيفي:
تعتبر مطيافية ما فوق البنفسجي والمرئي ومطيافية تحت الأحمر والطنين النووي المغناطيسي ومطيافية الكتلة من أهم التقنيات التي يستخدمها الكيميائي العضوي بصورة روتينية من أجل التحليل البنيوي والتحليل الكمي أو لدراسة تفاعل كيميائي ما ,إذ تقدم الدراسة المطيافية بشكل سريع معلومات جيدة لا تعطيها أية مجموعة من التفاعلات والاختبارات الكيميائية.
تعتمد الطرق الطيفية في التحليل على دراسة وقياس التأثير المتبادل بين المادة(الذرات,الجزيئات,الشوارد)والإشعاع الكهرومغناطيسي ويتجلى التأثير المتبادل من خلال :
آ-إمتصاص الإشعاعإضعاف شدة الإشعاع ضمن العينة)ومثال عنها من الطرق الطيفية: -مطيافية الأشعة المرئية وفوق البنفسجيةUV/VIS
-مطيافية الإمتصاص الذريةAAS
ب-إصدار الإشعاعتصدر العينة المهيجة الإشعاع الكهرومغناطيسي)ومثال عنها من الطرق الطيفية: مطيافية الإصدار المرئية.
ج-انحراف الإشعاع(إنعراج أشعة Xعلىالبلورات)
1-مطيافية الأشعة المرئية وفوق البنفسجية:UV/VIS -UVS
أو بما يعرف بمطيافية المتصاص الجزيئية بواسطة جهازspectrophotometre وتعتمد طريقة التحليل بطيف الإمتصاص على قياس شدة الضوء الممتص من قبل محلول ما عند طول موجة محدد حيث أن ذرات المادة المتعرضة للإشعاع تتهيج ممتصة جزء من الطاقة وبالتالي الفرق بين الطاقة الواردة على المادة والطاقة النافذة منها يحدد بالطاقة الممتصة وعندها يمكننا من خلال تقنية الإمتصاص الجزيئية تحليل العينة الغذائية تحليلاً كيفياً وكمياً
يعتمد التحليل الكيفي من خلال هذه التقنية على إيجاد طول الموجة الأعظمي فلكل مادة ولكل عنصرطول موجة أعظمي مميز.
أما التحليل الكمي فيكون من خلال السلسلة العيارية:وذلك من خلال تحضير عينات للمادة المراد تحليلها وتكون معلومة التركيز ومتباينة التركيز ثم قياس شدة إمتصاصها من خلال جهازspectrophotometreومن ثم رسم النحني العياري العبر عن العلاقة بين الإمتصاص والتركيزومن ثم من خلال تراكيز مجهولة وقياس شدة إمتصاصها وإسقاطها على المنحني العياري يمكن معرفة قيمة تراكيز العينات المراد تحليلها ومع الإنتباه إلى إلغاء الأشارات التحليلية العائدة للشوارد الأخرى غير الشاردة المحللة عن طريق محلول البلانك أو المحلول الصفري.
مع الإنتباه أيضاً إلى مجال الطيف المستخدم والذي يعتمدعلى المادة المستخدمة والمذيب المستخدم لهذه المادة فهناك نوعان للطيف:
إشعاع مرئيVISمجال عمله من 350-800 نانو متر ويستخدم بشكل رئيسي في التحليل الكمي للشوارد اللاعضوية
وإشعاع غير مرئي UVومجال عمله ضمن طول موجة بين200-350 نانو متر وستخدم لتحليل أغلب المركبات العضوية المحتوية على بعض المعقدات وعدداً من المركبات اللعضوية وخاصة بعض الشوارد المعدنيةوالنادرة منها
تستخدم هذه الطرق عموماًفي تقدير تراكيز في مجال PPMأي جزء من مليون بدقة تتراوح بين 0.5-5%
تقنية الامتصاص الذري:
طريقةAAS هي طريقة تحليلية عنصرية كمية يحلل فيها كل عنصر على حدة لوحده وهكذا تحلل العناصر الواحد تلو الآخر .يستخدم في هذه الطريقة منبع ضوئي لكل عنصر وعند الانتقال لتحليل عنصر آخر يجب تغيير طول الموجة المعمول بها وبالتالي تغيير المنبع الضوئي أيضاًوأحياناًيجب تغيير البارامترات الأخرى لتكون مناسبة للتحليل
تركيب مطياف الامتصاص الذريatom absorption spectrometry: AAS
1-منبع ضوئي مناسب.
2-وحدة تحويل المادة المدروسة إلى ذرات (وحدة التذرير)حيث تتبخر المادة (المادة السائلة أو الصلبة)ثم تتحول المادة إلى الشكل الذري.
3-مرشح الضوء(موشور أو شبكة)يجزأ الضوء في هذه الوحدة إلى أقسامه المختلفة ليؤخذ منه الإشعاع ذو طول الموجة المناسب .
4-مستقبل:يسقط الإشعاع على هذه الوحدةوالتي تقوم بقياس الشدة الضوئية له بعد امتصاص جزأمنه ضمن العينة.
5-خلية كهرضوئية:مهمتها تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية تظهر على شكل إشارة كهربائية تتناسب شدتها طرداً مع شدة الإشعاع الواصل إليها.
وبالنسبة لوحدة التذرير فلها تقنيات عديدة من بينها :
1-تقنية الشعلة:
ترذذ العينة السائلة بهذه التقنية ضمن الشعلة إذ تتحول إلى الشكل الذري وينشأ من ذلك عصابة إمتصاص للمادة تتعلق شدتها بتركيز المادة ويتعلق زمن هذه العصابة بزمن دفع المحلول إلى حجرة التذرير.
ومن أهم الشعلات المستخدمة:
1- الشعلة الناتجة عن أكسدة الأستيلين بالهواء
2- الشعلة الناتجة عن تفاعل الأستيلين مع النتروز (N2O)
يمكن العمل بواسطة هذه التقنية عند تراكيز منخفضة للعنصر أقل من 0.1 PPM وتقدم تقنية الشعلة نتائج دقيقة ضمن مجال عملها
ملاحظة:يجب الإنتباه إلى طيف اللهب بدون وجود العنصر وذلك منعاً لأي من التداخلات الطيفية التي قد تحدث أثناء التحليل
2-تقنية الفرن الغرافيتي :تتم بواسطة أنبوب مصنوع مصنوع من الغرافيت طوله حوالي 28mmوقطره6mm وبتطبيق جهد 8 فولط و 400 آمبير تتولد في الأنبوب الغرافيتي حرارة بحدود 3000 كلفن ويعمل بجو من الأرغون كي لا تحترق الأنبوبة الغرافيتيةويدفع محلول العينة السائلة بواسطة إبرة حقن شعرية إلى الأنبوبة الغرافيتية وبالتسخين المجزأ يتحرر العنصر المدروس من المواد المرافقة وأخيراً يحوّل العنصر إلى ذرات وبشكل مشابه يمكن تحليل العينات الصلبة وبالنتيجة تظهر إشارة طيفية تتناسب مساحتها طرداً مع كتلة العنصر المدروس ضمن العينة وبالنتيجة نحسب تركيز العنصر المدروس ضمن العينة السائلة من معرفة الكتلة بواحدة الحجم من العنصر.
تكون هذه التقنية أدق من مطيافية الشعلة بحوالي ألف مرة ونقيس بها بواحدة ppdأي الميكرو غرام في الليتر.
3-تقنية الهيدريدات:
حيث تشكل بعض العناصر مثل الأنتموان ,الزرنيخ, البزموت ,السيلين, الزئبق والقصدير مركبات غازية هيدريدية بتفاعلها مع الهيدروجين ويمكن الإفادة من هذه التقنية من تحليل هذه العناصر وغيرها من العناصر التي لها أكثر من تكافؤ كيماوي يواسطة AAS ويمكن إجراء التفاعل في إناء تحكم حيث تتحول هذه المركبات إلى الحالة الغازية ةمن ثم تنفصل عن المحلول الحاوي على مركبات أخرى ,وبعد ذلك تذرر في خلية من الكوارتز.
وتعمل تقنية الإمتصاص الذري على تحليل المعادن وأنصاف المعادن
تقنية الإصدار المرئية :
أو ما يعرف بمطيافية اللهب وتعتمد هذه الطريقة على إمرار محلول يحتوي على مركب للعنصر المدروس علىلهب حيث يتبخر المذيب أو يحترق أما جزيئات المركب الصلبة المختلفة فتنصهر وتتفكك بدورها إلى ذرات حرّة .تثار هذه الذرات بحرارة اللهب وتتحول إلى الحالة المهيجة غير المستقرة ثم لا تلبث هذه الذرات المهيجة أن تفقد الطاقة التي إمتصتها على شكل إشعاع كهرطيسي يتألف الإشعاع المنبعث من خطوط طيفية مركبة ذات أطوال موجة مختلفة ولكن لكل عنصر يوجد خط أو خطان مهمان مميزان يدعيان بالخطوط المميزة ولها دور مهم في التحليل فهي تميز العنصر لذا تستخدم في التحليل الكيفي .
كما ويمكن إستخدام هذه التقنية في التحليل الكمي حيث أن الشدة الضوئية للخطوط المميزة تتناسب طرداًمع تركيز العينة لذا تحضر سلسلة من المحاليل العيارية للعنصر وتقاس الشدات الضوئية لها ويرسم منحني للشدة الضوئية بدلالة التركيز وعلى هذا المنحني يتم تحديد تركيز العنصر في عينة مجهولة بعد قياس الشدة الضوئية له .وطبعاً بعد إلغاء تأثير الشوارد الأخرى المرافقة للشاردة المراد تحليلها من الجهاز وعن طريق تحضير المحلول الصفري الذي يحوي جميع الشوارد ماعدا الشاردة المحللة.
عند إجراء التحليل للمواد الصلبة يفترض حلّها مسبقاً في مذيب مناسب وذلك للوصول إلى محلول من العينة تتم إذابة المواد اللاعضوية في حمض مناسب أما المواد العضوية فتحل في مذيب عضوي ويمكن زيادة حساسية التحليل للمحاليل المائية بجعل المحلول النهائي حاوياً على 80% من مذيب عضوي مناسب.
ينتج اللهب غالباً من مزج غازين أحدهماغاز الوقود وغالباً ما يكون الأستيلين أو الهيدروجين و الآخر غاز الأكسدة ويتألف عادة من الأوكسجين وأول أوكسيد النتروجينN2O
يمتاز الأستيلين عموماً بخواص مميزة فدرجة إحتراقه عالية ويسمح بتذرير جيد ويقلل من إحتمال حدوث تفاعلات كيميائية أثناء التذرير والإثارة.وعادة يفضل اللهب الناتج عن إستخدام الأستيلين وغاز N2Oعند قياس الإنبعاث الذري لأغلب الشوارد المعدنية باستثناء شوارد القلويات والحديد والتي يستخدم فيها الأستيلين والهواء حيث يفضل هنا درجة حرارة أقل منعاً لاحتمال التشرد وفي العناصر القلوية يستخدم أحياناً البروبان بدلاً من الأستيلين إذ ينتج درجة إحتراق أقل.
كما ويجب ضبط الظروف المناسبة للتحليل مثل معدل جريان غازات اللهب ومحلول العينة ونوع الغازات (غاز الوقود وغاز الأكسدة)وذلك لتحديد درجة حرارة الله وكذلك تحديد طول الموجة المناسب للعنصر المحلل وهنا يجب تنفيذ التعليمات الرافقة مع الجهاز وغالباً ما توضح الظروف الثلى لاستثمار الجهاز.
يمكن بطريقة مطيافيةالشعلة تحديد تراكيز من العناصر تصل إلى 1-10 وبقة بين 2-5% تبقى هذه الحساسية كافية غالباًفي المحاليل المحللة.ومبدئياًيمكن تحليل أغلب العناصر بهذه الطريقة ولكن تختلف حساسية التحليل ودقته من عنصر إلى آخر وعملياًتناسب هذه الطريقة في تحليل العناصرالقلوية بشكل جيد وبدقة أقل يمكن تحليل العناصر القلوية الترابية مثل الكالسيوم والمغنزيوم.
بالإضافة إلى هذه التقنيات توجد طريقة شائعة ومهمة في التحليل وهي التحليل الكهربائي ولكنها تحتاج لتفصيل أكبر وبإذن الله سأتحدث عنها في مواضيعي القادمة...

م. عالية عدي

الكيمياء العضوية تعريف عام للطالب

مقدمة في الكيمياء العضوية
الكيمياء العضوية يمكن أن تعرف ببساطة بأنها كيمياء مركبات الكربون . وكلمة عضوية organic ناشئة من كون المركبات العضوية يمكن الحصول عليها فقط من مصادر نباتية وحيوانية , أي انها تستمد من الكائنات الحية . وكان يعتقد أيضا , بأنها لا بد من وجود ما يسمى بالقوة الحية التي توجد فقط في أجسام الكائنات الحية , نباتية كانت أو حيوانية لتصنيع المركبات العضوية .وبقي هذا الاعتقاد سائدا حتى تمكن العالم Wohler من الحصول على مادة اليوريا من مواد غير عضوية وذلك بتسخين سيانات الامونيوم , وبعد تلك التجربة أصبح واضحا انه يمكن الحصول على المركبات العضوية من مصادر غير حية كما يمكن تصنيفها في المختبر .

دور الكيمياء العضوية في حياتنا
ودراسة الكيمياء العضوية مهمة في كثير من المجالات التي تؤثر بشكل مباشر او غير مباشر في حياة الإنسان وسعادته , فهي كيمياء المكونات الأساسية للنباتات والحيوانات , كالبروتينات والكربوهيدرات والفيتامينات والأنزيمات والمواد الدهنية والهرمونات وغيرها . كما أن المركبات العضوية مهمة في صناعة الملابس التي نلبسها , والوقود الذي نستعمله في المصانع ولتحريك السيارات والطائرات والسفن , كما تدخل الكيمياء العضوية في صناعة الأدوية والعقاقير , كما تدخل في صناعة الورق والمطاط والبلاستيك والمبيدات الحشرية والأسمدة والمتفجرات وغيرها .

تصنيف المركبات العضوية وتسميتها
نظراً لكثرة المركبات العضوية وتسهيلاً لدراستها فقد تم تصنيف المركبات العضوية إلى عوائل أو طوائف تجمع أفراد كل عائلة صفات مشتركة . وقد تمت عملية التصنيف اعتماداً على ما يعرف باسم المجموعة الوظيفية. والمجموعة الوظيفية جزء من المركب العضوي ( رابطة أو ذرة أو مجموعة ذرات ) يحدد هذا الجزء الخواص الفيزيائية والكيميائية للمركب .
و نظرا لوجود صعوبة ناتجة من وجود عدد كبير ومتعدد من المركبات العضوية , اعتمد الكيمائيين على نظام عالمي موحد لتسمية المركبات العضوية , وقد تم ميلاد هذه التسميه في جينيف عام 1892 بعد عدة لقاءات دولية متعلقة بهذا الموضوع كما تم ادراك انه بنمو اعضاء عائلة المركبات العضوية , يجب ان يتم تعديل هذا النظام . فقد تم الاتفاق على ان يقوم بهذه المهمة الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية IUPAC .
ولكن في الواقع لا يزال الاسم التقليدي ( غالبا ما يكون مشتق من اصل المركب ) لكثير من المركبات يستخدم نظرا لتعقيد الاسم المقترح من الايوباك , الا في حالة الحاجة لوصف دقيق و محدد لاحد المركبات فانه يتم الرجوع لاسم الايوباك او في حالة ان الاسم المقترح من الايوباك يكون اسهل من الاسم التقليدي للمركب .

اعداد: المهندسة الكيميائية عالية عدي

البوليـــــــمـــــــرات

اعداد : م. عالية عدي

البوليـــــــمـــــــرات ""
تعريف البوليمرات
جزيئات ضخمة مكونة من إرتباط عدد كبير من الجزيئات الصغيرة مع بعضها البعض وتسمى هذه الجزيئات الصغيرة ( مونومرات ).
أمثلة لبوليمرات طبيعية:
( النشأ , السليلوز , الحرير , المطاط الطبيعي ).
أمثلة لبوليمرات صناعية :
( البلاستيك , المطاط الصناعي ,الألياف الصناعية )
أنواعـــــــهــــــــــا
1. بوليمرات بالإضافة:
بولي إيثيلين :البلاستيك .
بولي كلوريد الفينيل(PVC ):الأنابيب , الأكياس , القنينات .
بولي أكريلونيتريل:الألياف الصناعية مثل الأورلون.
بولي ستايرين:المشغولات البلاستيكية.
بولي بيوتادايين:المطاط الصناعي .

2. بوليمرات بالتكاثف :
بولي إيثيلين تيرفيثالات:ألياف صناعية من نوع بولي إستر.
الأصماغ :التغليف , المواد الملدنة .
نايلون 66 :ألياف صناعية من النايلون ز
فينول فورمالدهيد :مواد لاصقة مثل البكالايت.
بولي يوريثان :رغاوي مطاطية تستخدم في العزل والتنجيد .

المضافات للبولي أثيلين

ان عمليات انتاج البولي اثيلين بنوعيه عالي وواطئ الكثافة تمر في
سلسلة من تفاعلات جزيئات الاثيلين وبطريقة تكوين الجذور الحرة بوجود عامل
مساعد له القتبلية علىتنشيط جزيئة الاثيلين وجعلها مستعدة للارتباط بجزيئة
اثيلين اخرى INITIATION REACTION ، وتستمر هذه التفاعـــــلات عبرمرحلة
النمو PROPAGATION ، وينتهي التفاعل بمرحلة تسمى TERMINATION
وان حبيبات البولي اثيلين المنتجة من هذه الخطوات لا تصلح
لاستخدامها في العمليات التصنيعية المختلفة قبل ان تجرى عليها تحسينات
لمواصفاتها من خلال اضافة مواد محسنة تدعى المضافات والتي هي عنـــــــوان
بحثنا هذا .
ويقوم مختبر فحص البوليمر بقياس تراكيز تلك المضافات في المنتوج النهائي (كجزء من اعماله اليومية مواكبــــــــا\"
لعمليات الانتاج في الشركة .
** المواصفات العامة للمضافات :
يجب ان تتمتع المواد المراد اضافتها الى البولي اثيلين بمواصفات مهمة لتكون صالحة للإستعمال
ومن اهم تلك المواصفات :ــــ
1. ان تكون المادة المضافة لها القابلية على التجانس مع البوليمر ولا
تنفصل عنه اثناء عمليات التصنيع او اثناء استخدامه بعد التصنيع ولا تتلف
اثناء عمليات التصنيع أي ذات ثباتية عالية .
2. أن تكون المادة المضافة ذات جدوى اقتصادية ايحابية ومتوفرة بسهولة
وبثمن معقول لتحقيق النفع الذي من اجله تم انتاج البولي اثيلين .
3. ان تكون خالية من السمية وخاصة عندما يستعمل البولي أثيلين في تصنيع عبوات الأدوية والعبوات التي تحفظ فيها المواد الغذائية.
4. أن لا تكون ذات رائحة مزعجة وغير مقبولة تتنافى مع الغرض الذي من اجله سيتم تصنيع الماد المنتجـة
5. أن تكون عديمة اللون ما عدا الصبغات PIGMENTS .
6. مراعاة تركيز المادة المضافة بحيث لايكون عاليا\" فيؤثر سلبا\" على
الخواص الميكانيكية للبوليمر ولا قليلا\" الى الحد الذي يجعلها لا تؤدي
الغرض الذي اضيفت من اجله .
أنواع المواد المضافة
تصنف المضافات حسب الغرض الذي اضيفت من اجله كما يلي :
1 - المالئات FILLERS :
وتضاف هذه المواد لتحسين الصفات الميكانيكية للمنتوج ومن
الأمثلــــــة عليها كاربونات الكالسيوم CALCIUM CARBONATE ؛ والألياف
الزجاجية FIBER GLASS؛ واللكنين LIGNIN
2 - مانعات التأكسد ANTI OXIDANTS :
ويمكن تقسيمها الى نوعين :
أ - مانعات التأكسد الحراري THERMAL STABILIZERS :ـــ
وتضاف هذه المواد الى البولي اثيلين لغرض حمايته من التأكسد أثناء
عمليات التصنيع كون تلك العمليات تجري بدرجات حرارة اعلى من درجة انصهار
البولي اثيلين وبجود الأوكسيجين وهذه الظروف ملائمة لأكسدة البولي اثيلين
عند عدم اضافة تلك المواد
ب) مانعات التاكسد بالأشعة فوق البنفسجية uv – stabelisers
قد يتعرض منتوج البولي اثيلين بعد تصنيعه الى الاشعة الفوق بنفسجية من
خلال استخدام المادة المصنعة في الجو المكشوف تحت الشمس ، ولكون الأشعة
الفوق بنفسجية لها القدرة على إثارة الأواصر المزدوجة التي هي من نوع
(آصرة باي) (Л- bond) لذا فإنه من الضروري حماية البولي أثيلين بإضافة
مادة ذات أواصر مزدوجة متعاقبة (conjugated Л bonds) لتكون هذه المادة
المضافة هي المضحية وتبقي الأبولي أثيلين أطول فترة عنرية ممكنة دون ضرر .
مانعات الشحنة الكهروستاتيكية ANTISTATIC ADDITIVES :ـــ
ان تجمع الشحنات الكهروستاتيكية على الأجسام المصنعة من مادة البولي
اثيلين يؤدي الى قابلية عالية على تجمع الغبار عليها بفعل الجذب
الكهرومغناطيسي كذلك يؤدي الى التصاق الشرائح المخزونة مع بعضها البعض .
ومن هنا اصبح من الضروري اضافة مادة تعمل على
تشتيت الشحنات الكهروستاتيكتة المستقرة حيث تتم اضافة مادة E9 الى
منتوج بولي اثيلين واطئ الكثافة الصنف (461) لكون هذا الصنف مخصصا\"
لأنتاج الشرائح .
مضافات العزل الكهربائي :
تضاف مادة ( A10 ) الى منتوج واطئ الكثافة الصنف ( 463C) لزيادة
كفائته فــي العزل الكهربائي كونه يستخدم في تغليف القابلوات وألأسلاك
الكهربائية CABLE GRADE
الصبغات PIGMENTS :ـــ
وهي مواد الغاية من اضافتها اعطاء اللون المطلوب بما يتناسب مع استخدام القطعة المصنعة.
الطرق المختبرية لقياس المضافات في البوليمر
هناك طرق مختبرية عديدة لقياس المضافات في البولي اثيلين نذكر منها على سبيل المثال لا الحصر:
طريقة حساب المحتوى الرمادي بالحرق ؛ وطريقة الأشعة تحت الحمراء وطريقة ألأستخلاص بالمذيب
وسناتي بالتفصيل لشرح الطرق المتيسرة في مختبر فحص البوليمر وهي :
1. طريقة حساب المحتوى الرمادي
وهذه الطريقة متخصصة لقياس تركيز مادة (E9) في منتوج البولي أثيلين واطي الكثافة وتتم كما يلي
في جفنة بلاتينية تحرق كمية من البولي أثيلين (موزونة بالميزان
الحساس) بحدود (5) غرام على نار هادئة دون السماح لها بالاشتعال إلى أن
تختفي الأبخرة البيضاء تماماً .
توضع الجفنة بعد ذلك في فرن بدرجة حرارة (900) درجة مئوي لمدة نصف ساعة .
تبرد الجفنة في وعاء التجفيف (desiccators) لمدة ربع ساعة ثم توزن بالميزان الحساس .
الحسابات:
(وزن الرماد \\ وزن النموذج) × 1000000 = تركيز المادة المضافة بوحدات جزء بالمليون .
2. طريقة القياس باستخدام الأشعة تحت الحمراء:
وتتم بتحضير منحنى المعايرة القياسي واستعماله في قياس تركيز المضافات في نماذج المنتوج

اعداد : م. عالية عدي

تعريف عن الكيميا العضوية

عندما تسأل شخص ما، ما معنى الكيمياء العضوية ؟! ففي الغالب قد يجيب عليك بانها الكيمياء المرتبطة بشكل او اخر بالعمليات الحيوية في اجسام الكائنات الحية المختلفة، و لكن هذا تعريف خاطئ و انما هو جزء من الكيمياء العضوية المسمى بالكيمياء الحيوية. الكيمياء العضوية من اهم فروع الكيمياء وهو العلم الذي يدرس مركبات الكربون و الهيدروجين، و التي قد ترتبط بعناصر اخرى مثل الاكسجين ، النيتروجين، الهالوجينات،و نادراً الفسفور و الكبريت، من عدة نواحي مثل التركيب، التحضير، الخواص الكيميائية و الفيزيائية، و التفاعلات.

لقد اهتم علماء الكيمياء بالكيمياء العضوية كثيراً و ذلك لعدة اسباب و من ضمنها:

1- كثرة مركبات الكربون حيث بلغ عدد مركبات الكربون المعروفة ما يقارب 3 مليون مركب. فللكربون قدرة على الارتباط ببعض بروابط قوية مكونة سلاسل و حلقات تختلف في الاشكال و الاحجام، كما له قدرة على الارتباط بعناصر اخرى مثل الاكسجين و النيتروجين. و مما ساعد على كثرة مركبات الكربون اختلاف طرق ارتباط ذرات الكربون ببعض و هو ما يعرف باسم التشكل.

2- اهميتها في حياة الانسان و ذللك لانها تدخل في تركيب الكثير من الاشياء التي يستخدمها باستمرار مثل: الغذاء، السكن، الادوية، ادوات التنظيف، المبيدات الحشريةو ادوات الزينة و التجميل و التي سيتم ذكرها بالتفصيل لاحقاً.

3- لها خصائص فيزيائية و كيميائية مميزة ، كما ان تفاعلاتها فريدة فقد لاحظ بعض العلماء ان التفاعل يحدث في جزء معين داخل الجزئ و لكن يبقى معظمه بعيداً عن التفاعل.

انواع تفاعلات الكيماء العضوية

أنواع التفاعلات العضوية
تشتمل التفاعلات العضوية التي تحدث بين روابط ذرات الكربون على ما يلي:
(1) تفاعلات استبدال (إحلال) Substitution Reactions في هذا النوع من التفاعلات تحل ذرة أو مجموعة ذرية محل ذرة أو مجموعة أخرى متصلة بذرة كربون كما يلي:
(2) تفاعلات الإضافة Addition Reactions وتشمل إضافة جزيء إلى آخر غير مشبع كما في المثال التالي:
(3) تفاعلات الحذف Elimination Reactions وفيها تحذف ذرتان أو مجموعتان من ذرتي كربون متجاورتين مثل انتزاع جزيء ماء من الإيثانول ليتكون الإيثين.
بلّورة Crystal

إذا تمكنت ذرات مركب كيميائي معين من أن تنتظم لِتُكَوِّن ترتيباً ثابتاً، فإن هذا المركب يتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ويصبح المركب الصلب في الحالة البلورية Crystalline state. فالبلورة جسم صلب متجانس تحده أسطح مستوية تكونت بفعل عوامل طبيعية تحت ظروف مناسبة من الضغط والحرارة، والأسطح المستوية التي تحد البلورة هي الأوجه البلورية، وهي انعكاس للترتيب الذري الداخلي المنتظم لأية مادة متبلورة. وتوجد المواد المتبلورة في الطبيعة إما في حالة بلورات منفردة أو مجموعات بلورية crystalline aggregates.

تواريخ هامة في الكيمياء

ق.متعلم الإنسان صنع البرونز
القرن الخامس عشر قبل الميلادقدم ديموقريطس نظرية الذرة
القرن السابع الميلاديبدأت الخيمياء في الانتشار من مصر إلى شبه الجزيرة العربية ووصلت إلى غرب اوروبا في القرن الثاني عشر الميلادي
800 محضر جابر بن حيان لأول مرو حمض الكبريتيك بالتقطير من الشب, واكتشف الصودا الكاوية
805 مأدخل الكيميائيون العرب المنهج التجريبي في العلوم التطبيقية وعلى رأسها الكيمياء
أوائل القرن الثامن عشر الميلاديطور جورج أيرنست ستال نظرية اللاهوب
في الخمسينيات من القرن الثامن عشرالميلادي تعرف جوزيف بلاك على ثاني أكسيد الكربون
1766 ماكتشف هنري كافندش الهيدروجين
في السبعينات من القرن الثامن عشرالميلادي اكتشف كارل شيل وجوزيف بريستلي الأكسجين
أواخر القرن الثامن عشر الميلاديعرف أنطوان لافوازيه قانون حفظ الكتلة وافتراض نظرية الأكسجين في الاحتراق
1803 مأعلن جون دالتون نظريته الذرية
1811 مقرر إميديو أفوجادرون أن الحجوم المتساوية لجميع الغازات تحت نفس الضغط والحرارة تحتوي على اعداد متساوية من الجسيمات
أوائل القرن التاسع عشر الميلادياستطاع جونز جاكوب ... حساب الأوزان الذرية بدقة لعدد من العناصر
1828 ماستطاع فريدريك فولر تحضير أول مادة عضوية ... من مواد غير عضوية
1856 محضر السير وليم هنري بير كن اول صبغة مصنعة ..
1869 ماكتشف دمتري مندليف ويوليوس لوثر ماير القانون .
1910 مسجل فريتز هابر براءة اختراع طريقة لإنتاج النشادر المصنعة
1913 ماقترح نيلز بور نظريته الذرية
1916 موصف جليبرت ن. لويس الروابط الإلكترونية بين الذرات
الخمسينيات من القرن العشرينبدأ علماء الكيمياء الحيوية يكتشفون أن الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (د ن أ) والحمض النووي الريبي (ر ن أ) يؤثران على الوراثة
أوائل الثمانينيات من القرن العشرينبدأ الكيميائيون في تطوير جهاز يدار بالطاقة الشمسية لإنتاج وقود الهيدروجين بواسطة التحليل الكيميائي للماء

اعداد : م. عالية عدي

الميثان

ميثان
الخواص
عام
الإسم ميثان
بناء لويس
شكل الجزيء

الصيغة الجزيئية
CH4

الوزن الجزيئي
16.04 u

أسماء أخرى غاز المستنقعات, ميثيل هيدريد
رقم CAS
74-82-8
تصرفات الحالة
نقطة ذوبان
90.6 K و −182.6 C°

نقطة غليان
111.55 K و −161 C°
النقطة الثلاثية
90.6 K و −182 C°
0.117 بار

النقطة الحرجة
190.6 K و −82.6 C°
46 بار

ΔfusH
1.1 kJ/mol
ΔvapH
8.17 kJ/mol
خصائص الغاز
ΔfH0gas
-74.87 kJ/mol
ΔfG0gas
-50.828 kJ/mol
S0gas
188 J/mol•K
Cp
35.69 J/mol•K
Safety
تأثير سريع الإختناق:فى الحالات الخطيرة يسبب فقدان الوعي,توقف القلب,يتم نقل المركب على في درجة حرارة منخفضة,التعرض للغاز له تأثير حارق.
تأثير مستمر ???
نقطة وميض
-188 C°
نقطة إشتعال ذاتي
600 C°
حد الإنفجار
5-15%
معلومات إضافية
الخواص NIST WebBook

شهادة بيانات أمان المواد
Hazardous Chemical Database

تم استخدام وحدات SI بقدر الإمكان. وإذا لم يذكر غير ذلك فقد تم استخدام الظروف القياسية.

أبسط الهيدروكربونات, الميثان وهو غاز, له الصيغة الكيميائية CH4. الميثان النقي ليس له رائحة, ولكن عند إستخدامه تجاريا يتم خلطه بكميات ضئيلة من الكبريت القوي الرائحة. المركبات مثل إثيل مركبتان تمكن من تتبع أثار الميثان في حالة حدوث تسريب.
وكمكون رئيسي للغاز الطبيعي, فإن الميثان أحد أنواع الوقود المهمة. وحرق جزيء واحد من الميثان في وجود الأكسجين ينتج جزيء من ثاني أكسيد الكربون CO2, و 2 جزيء من الماء H2O.
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
الميثان أيضا أحد غازات الصوبة الزجاجية وله عزم تدفئة عام يبلغ 21. ويبلغ المتر المكعب من الميثان 717 جرام.
فهرس
• 1 مصادر الميثان
• 2 تفاعلات الميثان
• 3 الميثان خارج الكرة الأرضية
• 4 استخدامات الميثان
• 5 شاهد أيضا
• 6 وصلات خارجية
غاز الميثان مصادره وتحضيره
_______________________________________
مصادره : يعتبر غاز الميثان أبسط الالكانات ، ويكون 90% من غاز المستنقعات حيث ينتج عن تحلل المواد العضوية ، ويوجد أيضاً ضمن غاز الفحم الناتج من التقطير الاتلافي للفحم الحجري ، وهو أحد المكونات الرئيسية للغاز الطبيعي المتصاعد من آبار النفط ، كما يبنتج في كثير من المزارع نتيجة عملية التحلل هذه لانتاج " البتوجاز " الذي يحتوي على نسبة كبيرة من غاز الميثان لاستخدامه كوقود

...الفكرة... :

يحضر غاز الميثان في المختبر بتأثير الماء المحمض بحمض الهيدروكلوريك على كربيد الالومنيوم



الادوات والمواد المطلوبة ....:

دورق كروي ذو سدادة بها ثقبان – مخابير لجمع الغاز – كربيد الالمونيوم – حمض الهيدروكلوريك المخفف – ماء مقطر – ماء جير – ورقتي تباع الشمس احدهما حمراء والاخرى زرقاء – محلول برمنجنات البوتاسيوم القلوية – قعب خزفي


خطوات العمل... : حضر الجهاز 



ضع في الدورق قليلا من كربيد الالومنيوم ، وأضف اليه كمية مناسبة من الماء المقطر حتى تغطيه
افتح صنبور القمع لتسمح بتنقيط الماء المحمض بحمض لالهيدروكلوريك .
سخن الدورق تسخينا هينا .
اجمع عدة مخابير من غاز الميثان لدراسة خواصه الفيزيائية ( اللون ، الرائحة ، الذوبان في الماء ) وكذلك دراسة خواصه الكيميائية ( الاشتعال والكشف عن النواتج بماء الجير ، تأثير الغاز على ورق تباع الشمس ، تأثير محلول برمنجنات البوتاسيوم القلوية أو ماء البروم على الغاز ).

الخواص الفيزيائية لغاز الميثان :

غاز شفاف عديم اللون والرائحة .
كثافته أقل من كثافة الهواء الجوي .
شحيح الذوبان في الماء .
قابل لللاسالة بالضغط والتبريد الشديدين

الخواص الكيميائية للميثان :

يحترق الغاز في الهواء بلهب أزرق ( غير مضيء ) وينتج عن احتراقه بخار الماء وثاني أكسيد الكربون وتنطلق طاقة حرارية

يتحلل الغاز الى عنصريه عند امراره في أنابيب معدنية مسخنة لدرجة الاحمرار ، والكربون الناتج يسمى أسود الكربون


يتفاعل الغاز مع بخار الماء في وجود أكاسيد بعض الفلزات كعامل حفاز عند درجة حرارة عالية وضغط جوي كبير للحصول على غاز يسمى غاز الاصطناع ، وهو مزيج من غازي الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وله استخدمات صناعية عديدة .

نظراً لان الميثان مركب مشبع فانه غير نشط كيميائيا ً ، ولذلك فانه لا يتأثر بالاحماض المعدنية أو القلويات ، ولكن يمكن احلال ذرة عنصر أو أكثر محل ذرة هيدروجين أو أكثر ، وكمثال على ذلك تفاعل الغاز مع الكلور أو البروم ، وهذا النوع من التفاعلات يسمى تفاعلات الاحلال أو الاستبدال الذي يميز الالكانات ، والتفاعلات التالية توضح ذلك :


( أ ) يتفاعل الميثان مع غاز الكلور بالاحلال ( الاستبدال ) في ضوء الشمس غي المباشر على مراحل كالتالي :


( ب ) في الظلام التام وفي درجة الحرارة العادية لا يتفاعل غاز الميثان مع الكلور.

( ج ) اذا اجري التفاعل في ضوء الشمس المباشر فانه يحدث انفجار ويتكون كلوريد الهيدروجين والكربون .

استخدامات الميثان :

تحضر منه كثير من المركبات العضوية مثل الكلوروفورم ( مخدر ومذيب ) ورابع كلوريد الكربون الذي يستخدم في اطفاء الحرائق وكمذيب ايضاً.. كما يدخل في صناعات كثيرة مثل صناعة البلاستيك والنايلون والكحولات والفورمالدهيد .... الخ .

يكون حوالي 80% من الغاز الطبيعي المستخدم كوقود .

يستخدم في الاحتراق للحصول على الطاقة ، فالكيلو جرام منه يعطي 13300 كيلو سعر .

يحضر منه أسود الكربون الذي يستخدم في حبر الطباعة .

يحضر منه النيتروميثان الذي يستخدم في عمل العقاقير الطبية والميدات الحشرية والمفرقعات .

يستخدم في تحضير غاز الاصطناع

مصادر الميثان:
المصادر الرئيسية للميثان:
• تحلل المخلفات العضوية.
• المصادر الطبيعية: المستنقعات 23%
• وقود حفريات 20%
يتم استخراج الميثان من الرواسب الجيولوجية حيث يكون مصاحب لأنواع الوقود الهيدروكربوني الأخرى.
• عملية الهضم في الحيوانات ((ماشية) 17%


تمثل عمليات الهضم في الحيوانات 17% من إنبعاثات الميثان
• البكتريا التى تتواجد أثناء زراعة الأرز.
• تسخين أو حرق الكتلة الحيوية لاهوائيا
60% من الإنبعاثات التى تنتج الميثان ناتجة من الأنشطة البشرية, وخاصة الأنشطة الزراعية. وخلال 200 سنة السابقة, تضاعف تركيز الغاز في الغلاف الجوي من 0.8 إلى 1.6 جزء في المليون.
كما أن الميثان يصنف على أنه كتلة حيوية لأنه يمكن أن ينتج من الحرق الاهوائي لبعض المواد العضوية.
• المصادر الصناعية
يمكن تصنيع الميثان وإستخدامه صناعيا, بالتفاعلات الكيميائية مثل تفاعل ساباتير (Sabatier reaction), عملية فيشر-تروف (Fischer-Tropsch process), وأيضا من إعادة تكون البخار. كما أن الغاز يتواجد أيضا في العمليات التى تحدث عند البراكين.
• فى الضغوط العالية, مثل التى توجد في أعماق المحيطات, يكون الميثان كلاثرات صلب مع الماء. وتوجد منه كميات غير معروفة ومن الممكن أن تكون ضخمة من الميثان في هذا الشكل الرسوبي في المحيط. ويعتقد أنه تنطلق كميات ضخمة من الميثان بطريقة فجائية من هذه الأشكال الرسوبية مما يزيد من ظاهرة السخونة العالمية, كما حدث في الماضى البعيد منذ مايقرب من 55 مليون سنة.
• وطبقا لتقديرات أحد المصادر فإن الميثان الموجود في شكل رسوبي في المحيط يقدر بـعشرة ألآف مليار طن.
(BBC) وتقترح النظريات أن هذه الكميات الضخمة من الميثان يمكن أن تنطلق فجأة مرة أخرى, وستسبب إزدياد خطير في درجات الحرارة حيث أن الميثان أقوى بتسع مرات من CO2 في تأثيره على البيت الزجاجي.
و لقد أثبت العلماء بأنه يوجد بعض غاز الميثان على سطح المريخ

أعلن البروفيسور سوشيل اتريا مدير معمل علوم الكواكب بكلية الهندسة بجامعة ميتشجن أن أحد علماء الجامعة الذي يعمل ضمن فريق لوكالة الفضاء الأوربية قد اكتشف وجود غاز الميثان على كوكب المريخ، مما يعد أكبر دليل حتى الآن على وجود حياة على هذا الكوكب.
ويقول اتريا: (الميثان يعد من المؤشرات على وجود الكائنات الحية، فإذا وجد الميثان على كوكب ما نبدأ في التفكير في احتمال وجود حياة على هذا الكوكب. وينتج الميثان على كوكب الأرض بالكامل من مصادر بيولوجية، ويشبه المريخ الأرض أكثر من أي كوكب آخر في المجموعة الشمسية، كما أن دراسة غلافه الجوي تؤدي بنا إلى فهم أكبر للغلاف الجوي للأرض).
ويقول اتريا إن أكبر الأسئلة المطروحة الآن هو عن كيفية وصول الميثان إلى المريخ، ويضيف بأن هناك عدة احتمالات لذلك.
ويتمثل أكثر الاحتمالات تشويقاً في أن الميثانوجنات وهي الميكروبات التي تتغذى على الهيدروجين في المريخ وأول أكسيد الكربون من أجل الحصول على الطاقة وتقوم بإخراج الميثان تعيش في مستعمرات بعيدة عن الأنظار تحت سطح الكوكب الأحمر.
ويقول اتريا أيضاً إن هذه الكائنات لا هوائية ومن ثم فإنها لا تحتاج إلى الأكسجين كي تعيش في حالة وجودها.
فلو كانت هذه الكائنات موجودة فإنها تعيش تحت سطح التربة
غير أن هناك حاجة لإجراء المزيد من التجارب قبل التوصل إلى أي نتيجة.

الكيمياء العضوية الاحماض الامينية

الأحماض الأمينية Amino Acids

 وظائف الأحماض الأمينية
‏الأحماض الأمينية ‏هي الوحدات الكيميائية أو الوحدات البنائية أو "اللبنات" التي تبني البروتينات. وتحتوي الأحماض الأمينية على حوالي 16 بالمائة من النيتروجين. ومن الناحية الكيميائية، فإن هذا هو ما يميزها عن المواد الغذائية الرئيسية الأخرى. ولكي تدرك مدى حيوية هذه الأحماض الأمينية، فإنك يجب أن تدرك مدى ضرورة البروتينات للحياة. فإن البروتين هو الذي يعطي البنية التركيبية لكل الكائنات الحية. فكل كائن حي من أضخم حيوان إلى أدق ميكروب يتكون أساسا من البروتين. والبروتين بمختلف صوره وأشكاله يساهم في العمليات الكيميائية الحيوية التي تحفظ الحياة وتعمل على استمراريتها.

‏والبروتينات تعد جزءا أساسيا وضروريا من كل خلية حية في الجسم. وهي تلي الماء مباشرة في كونها تشكل الجزء الأكبر من وزن الجسم. والمواد البروتينية في الجسم تكون العضلات والأربطة والأوتار والأعضاء والغدد والأظافر والشعر وكثيرا من سوائل الجسم الحيوية، وهي ضرورية لنمو العظام. كما أن الإنزيمات والهرمونات التي تحفز وتنظم جميع العمليات الحيوية بالجسم هي من البروتينات. والبروتينات تساعد على تنظيم التوازن المائي للجسم وتحافظ على الرقم الهيدروجيني pH المناسب داخل الجسم. وهي تساعد في تبادل العناصر الغذائية بين السوائل الخلوية والأنسجة والدم والليمف. ونقص البروتين يمكن أن يسبب اختلالا لتوازن السوائل بالجسم مما يسبب التورم أو الاستسقاء. والبروتينات تكوّن الأساس التركيبي للكروموسومات التي من خلالها تنتقل المعلومات أو الصفات الجينية أو الوراثية من الآباء إلى الأبناء. و´´الشفرة´´ الجينية التي توجد في الحمض النووي DNA في كل خلية هي في الحقيقة عبارة عن المعلومات التي تبين كيفية إنتاج البروتينات بتلك الخلية.

‏وتتكون البروتينات من سلاسل من الأحماض الأمينية ترتبط ببعضها البعض بما يسمى الروابط الببتيدية Peptide Bonds‏. وكل نوع من البروتين يتكون من مجموعة معينة من الأحماض الأمينية في ترتيب كيميائي معين. وتلك الأحماض الأمينية المعينة أو المحددة الموجودة والطريقة التي ترتبط بها ببعضها البعض بشكل متتابع هي ‏التي تعطي البروتينات التي تبني الأنسجة المختلفة وظائفها الفريدة وخصائصها المميزة. وكل بروتين في الجسم يكون مكرسا لوظيفة أو حاجة محددة. فلا يمكن لبروتين أن يحل محل بروتين آخر وظيفيا.
‏والبروتينات التي تشكل بنيان الجسم لا تأتي هكذا مباشرة من الطعام. ولكن البروتين الغذائي يتم هضمه وتحلله في القناة الهضمية حتى يتحول إلى مكوناته من الأحماض الأمينية التي يمتصها الجسم ويمثلها لكي يبني بها البروتينات المحددة التي يحتاجها. وهكذا فإن الأحماض الأمينية بالذات وليست البروتينات مجردة هي التي تعد العناصر الغذائية الضرورية.

‏وبالإضافة إلى اتحاد الأحماض الأمينية معا لتشكيل بروتينات الجسم، فإن بعض الأحماض الأمينية تعمل كناقلات عصبية أو كمواد تتكون منها تلك الناقلات العصبية (وهي الكيميائيات التي تحمل المعلومات من خلية عصبية إلى أخرى). وهكذا تكون بعض الأحماض الأمينية المعينة ضرورية للمخ لكي يتلقى ويرسل الرسائل العصبية. وبعكس مواد أخرى كثيرة، فإن الناقلات العصبية تكون قادرة على عبور الحاجز بين الدم والمخ. وهذا الحاجز هو نوع من الدرع الدفاعي الذي خلق لحماية المخ من السموم والمواد الغريبة التي قد تسري في مجرى الدم. والخلايا البطانية التي تشكل جدر الشعيرات الدموية في المخ تكون متلاصقة فيما بينها بشكل يغرق ما يوجد في الشعيرات الدموية في أي مكان آخر بالجسم. وهذا يمنع أية مواد خاصة تلك القابلة للذوبان في الماء من التسرب عبر جدر الشعيرات الدموية إلى أنسجة المخ. ونظرا لأن بعض الأحماض الأمينية يمكنها أن تعبر من خلال هذا الحاجز، فإن المخ يمكنه أن يستخدمها للاتصال بالخلايا العصبية التي توجد في أي مكان آخر بالجسم.

‏والأحماض الأمينية أيضا تمكن الفيتامينات والمعادن من أداء وظائفها بكفاءة. فحتى لو قام الجسم بامتصاص الفيتامينات والمعادن وتمثيلها، فإنها لا تكون فعالة إلا في وجود الأحماض الأمينية الضرورية (فعلى سبيل المثال، فإن انخفاض مستويات الحمض الأميني التيروسين Tyrosine ‏قد يؤدي إلى نقص الحديد). كما أن نقص أو انخفاض أيض الأحماض الأمينية الميثيونين والتورين ترتبط بحالات الحساسية واضطرابات المناعة الذاتية. وكثير من الأشخاص المسنين ‏يعانون الاكتئاب أو المشكلات العصبية التي قد تكون مصحوبة بحالات نقص الأحماض الأمينية التيروسين والتريبتوفان والفينيل ألانين والهيستيدين وكذلك الأحماض الأمينية ذوات السلاسل المتفرعة: الفالين والأيسوليوسين والليوسين، وهي أحماض أمينية يمكن أن تستخدم لإعطاء الطاقة مباشرة إلى النسيج العضلي. وتستخدم جرعات عالية من الأحماض الأمينية متفرعة السلاسل في المستشفيات لعلاج الأشخاص الذين يعانون الإصابات والعدوى.

‏ويوجد 28 ‏حمضا أمينياً تقريبا من الأحماض الأمينية المعروفة والشائعة التي ترتبط ببعضها بطرق مختلفة لتشكيل مئات من الأنواع المختلفة من البروتينات التي توجد في جميع الكائنات الحية. وفي جسم الإنسان ينتج الكبد حوالي 80% من الأحماض الأمينية التي يحتاجها الجسم. والـ 20% الباقية يجب أن يحصل عليها الجسم من الغذاء. وهذه تسمى الأحماض الأمينية الأساسية Essential Amino. والأحماض الأمينية الأساسية التي يجب أن يحصل عليها الجسم من الغذاء هي: الهيستيدين والأيسوليوسين والليوسين واللايسين والميثيونين والفينيل ألانين والثريونين والتريبتوفان والفالين. وأما الأحماض الأمينية غير الأساسية Nonessential amino التي يمكن تخليقها في الجسم من أحماض أمينية أخرى يتم الحصول عليها من مصادر غذائية فتشمل: الألانين والأرجينين والأسباراجين وحمض الأسبارتيك والسيترولين والسيستيين والسيستين وحمض الجاما-أمينوبيوتيريك وحمض الجلوتاميك والجلوتامين والجلايسين والأورنيثين والبرولين والسيرين والتورين والتيروسين. وتسمية تلك الأحماض الأمينية غير الأساسية لا تعني أنها غير ضرورية، بل تعني فقط أنها لا يشترط توافرها في الغذاء إذ إن الجسم يمكنه إنتاجها عند الحاجة إليها.

‏إن عمليات تمثيل الأحماض الأمينية لصنع البروتينات، وتكسير البروتينات إلى أحماض أمينية ليستخدمها الجسم هي عمليات مستمرة. فعندما نحتاج إلى بروتينات لصنع الإنزيمات، فإن الجسم ينتج المزيد من البروتينات الخاصة بالإنزيمات. وعندما نحتاج إلى مزيد من الخلايا، فإن الجسم ينتج المزيد من بروتينات الخلايا. وهذه الأنواع المختلفة من البروتينات يتم إنتاجها كلما ظهرت الحاجة إليها. فإذا نضب المخزون من الأحماض الأمينية الأساسية، فإن الجسم لن يمكنه إنتاج البروتينات التي تحتاج إلى تلك الأحماض الأمينية. وحتى لو غاب حمض أميني أساسي واحد، فإن الجسم لن يمكنه الاستمرار في إنتاج البروتين بكفاءة. وهذا قد يؤدي إلى نقص في البروتينات الحيوية في الجسم مما قد يسبب مشكلات تتراوح من عسر الهضم إلى الاكتئاب إلى توقف النمو.

‏كيف يمكن أن يحدث مثل هذا الموقف؟ إن الأمر أكثر سهولة مما تتصور. فتوجد عوامل كثيرة يمكن أن تساهم في حدوث حالات نقص ‏في الأحماض الأمينية الأساسية حتى لو تناولت غذاء جيدا متوازنا يحتوي على ما يكفي من البروتين. ومن هذه العوامل: نقص الامتصاص، العدوى، الإصابات، التوتر، تعاطي الكحوليات أو المخدرات، التقدم في السن، اختلال التوازن في العناصر الغذائية الأخرى. وهذه العوامل يمكن أن تؤثر على توافر الأحماض الأمينية الأساسية في الجسم. وإذا لم يكن الغذاء متوازنا بشكل سليم -أي إذا لم يمد الجسم بكميات كافية من الأحماض الأمينية الأساسية- فإنه عاجلا أو آجلا سوف يظهر هذا النقص في صورة نوع من الخلل الجسماني.

‏ومع ذلك، فهذا لا يعني أن الحل يكمن في تناول طعام يحتوي على كميات هائلة من البروتين. فهذا في الواقع يكون حلا غير صحي. فكثرة البروتين تضع عبئا ثقيلا على الكبد والكلى اللذين يكون لزاما عليهما التعامل مع نفايات التمثيل الغذائي للبروتين والتخلص منها. وحوالي نصف الأحماض الأمينية في بروتين الغذاء يتحول إلى جلوكوز عن طريق الكبد ويتم الاستفادة بهذا الجلوكوز للحصول على الطاقة اللازمة لنشاط الخلايا. وهذه العملية ينتج عنها إحدى النفايات وهي النشادر (الأمونيا). والنشادر مادة سامة للجسم، لذا فإن الجسم يحمي نفسه بجعل الكبد يقوم بتحويل النشادر إلى مادة أقل سمية من البولينا (اليوريا) التي تسري مع تيار الدم إلى الكليتين حيث يتم ترشيحها والتخلص منها مع البول.

‏وطالما أن كمية البروتين التي يتم تناولها ليست كبيرة جدا والكبد يعمل بكفاءة، فإن النشادر يتم معادلتها أولا بأول تقريبا لذا فإنها لا تسبب ضررا للجسم. ومع ذلك فإذا تكونت كميات كبيرة من النشادر أكبر من قدرة الكبد على التعامل معها بسبب الإسراف في تناول البروتين أو بسبب عسر الهضم أو بسبب خلل في وظائف الكبد، فقد يحدث تراكم للنشادر إلى مستويات سامة. وممارسة مجهود جسماني مضن يميل أيضا إلى التسبب في تراكم النشادر في الدم. وهذا قد يسبب مشكلات صحية خطيرة وتتضمن الاختلال المرضي المخي Encephalopathy أو الغيبوبة الكبدية Hepatic Coma. وارتفاع مستويات اليوريا بشكل غير طبيعي يمكن أن يسبب مشكلات صحية وتتضمن التهاب الكلى وآلام الظهر. لذا فإن المهم في الأمر ليس مجرد كمية البروتين التي يتم تناولها، ولكن الأهم هو نوعية هذا البروتين وما يحتويه من أحماض أمينية يحتاجها الجسم.
‏ومن الممكن تناول مكملات تحتوي على الأحماض الأمينية (أساسية وغير أساسية). وعند الإصابة باضطرابات مرضية معينة يكون من المفيد تناول مكملات تحتوي على حمض أميني محدد أو مجموعة من أحماض أمينية بعينها، وهي تقوم حينئذ بتدعيم عمليات الأيض ‏التي يكون الخلل فيها مسئولا عما أصابك من حالة مرضية. ويجب على النباتيين بصفة خاصة الحرص على أن يتضمن غذاؤهم جميع الأحماض الأمينية التي يحتاجها الجسم وإلا أصيبوا بالضرر.

قانون الوراثة

قانون الوراثة

كتب محمّد تقي فلسفي

الأربعاء, 20 يوليوز/تموز 2011 13:54

أدرك الانسان منذ أمد بعيد ، أن الموجود الحي ينقل كثيراً من الصفات والخصائص إلى الأجيال التي تليه ، فالجيل اللاحق يكتسب صفات الجيل السابق . فبذرة الزهرة تحفظ في نفسها خصائص الساق والورقة والزهرة والألوان الطبيعية لها ، وبعد الانبات تأخذ بإظهار تلك الخصائص واحدة تلو الأخرى. إن بذرة المشمش تشتمل على جميع الصفات المائزة للشجرة التي وجدت منها ، فعندما تزرع هذه البذرة ، وتنبت ، وتأخذ بالنمو تظهر تلك الصفات تدريجياً . وهكذا فالقطة الصغيرة تشبه أبويها في هيكلها وشعرها ومخالبها. وترث صفات أسلافها . وكذلك الطفل الافريقي فهو يشبه أبوبه في سواد البشرة وتجعد الشعر ، ووضع الأنف ولون العيون في حين أن الطفل الأوروبي يرث المميزات التي يختص بها العنصر الذي ينتمي إليه أبواه في لون البشرة والعيون والشعر ووضع الأنف وما شاكل ذلك. وبصورة موجزة نقول : إن قانون الوراثة من القوانين المهمة في حياة الموجودات الحية . وهذا القانون هو الذي يكفل للنبات والحيوان والانسان بقاء صورها النوعية الخاصة بها ... وعلى هذا الأساس يكتسب الأبناء صفات الآباء من دون حاجة إلى أي نشاط إرادي منهم. عامل الوراثة : حققت العلوم التجريبية انتصارات رائعة في مختلف مظاهر الطبيعة . وبذلك كشفت اللثام عن كثير من الحقائق التي كانت مجهولة لدى السابقين ولقد ساير ( علم الأجنة ) و ( البحث عن الخلية ) التقدم العلمي في الجالات الأخرى في تكامله وتوسعه يوماً بعد يوم. لقد استطاع العلماء أن يفحصوا الموجودات الصغيرة بواسطة أجهزة قوية ومكرسكوبات ( مجاهر ) دقيقة ، توصلوا أخيراً إلى أن منشأ ظهور الموجود الحي هو وحدة صغيرة جداً تسمى ( الخلية ) ، وهذه تتكامل تحت شروط معينة ، وتظهر بصورة حشرة أو حيوان أو إنسان . إن اكتشاف هذا السر الدفين عقد قانون الوراثة أكثر ، وأدى إلى توسع البحوث فيه والتساؤل عن أسرار هذه الخلية وكيفية تأثير عوامل الوراثة فيها وأين تكمن ؟. « لقد صرف علماء الحياة وقتاً كثيراً خلف الميكرسكوبات في البحث عن أسرار الخلية . فإن المسألة كانت محاطة بمشاكل عديدة . فهم كانوا يواجهون الخلية من جهة وكيف أن هذا العضو المادي يحتفظ بخواصه الفيزياوية والكيمياوية ، ومن جهة أخرى كانوا يصطدمون بقوانين الوراثة التي أخذت تتضح حسب معادلات رياضية دقيقة تبعاً لقانون ( مندل ) » « فأين يكمن عامل الوراثة ؟ وفي أي جزء من الخلية ؟ وعلى أي الأعضاء يقع عبء هذه الظاهرة ؟ أي جزء من ( البروتوبلازم ) وأي جانب من ( النواة ) يجعل الطفل يرث شكل أنف أمه وعيني أبيه . والصفة الفلانية من أجدادة ؟! » (1) وبعد الجهود العظيمة والتتبع الدقيق توصل العلماء إلى أن في الخلية ( نواة ) بيضية الشكل ذات جدار مرن ، توجد في داخلها أجسام صغيرة تظهر عند انقسام الخلية ، ولقد أسموها بـ ( الكروموسومات ). « ولقد توصل كثير من علماء الحياة إلى معرفة أعدادها وأثبتوا أن كل خلية من خلايا جسم الانسان تحوي 48 كروموسوماً ، وخلية الفأرة 40 ، والذبابة 12 ، والحمص 12 ، والطماطم 24 ، والنحلة 32 ... ألخ » (2) ولقد خطا العلماء في تحقيقاتهم العلمية في هذا المضمار خطوة أخرى ، فتوصلوا إلى أن في ( الكروموسومات ) أجساماً صغيرة جداً أطلقوا عليها إسم ( الجينات ) ، وأثبتوا أن هذه الأجسام هي الناقلة للصفات الوراثية في الحقيقة. فالجينات هي التي تؤثر في انتقال صفات الشعر والبشرة ووضع الأنف والشفتين وغير ذلك من الصفات من الآباء والأمهات إلى الأولاد. « ولقد أثبت علم الوراثة الحديث ، أن الصفات الوراثية تنتقل بواسطة الكروموسومات وتتوزع توزيعاً خاصاً في الخلايا التناسلية وعليه فإن لهذه الكروموسومات أجزاء صغيرة جداً يبلغ عددها العشرات والمئات تسمى بـ ( الجينات ) ، وهي تكون العوامل الوراثية . لقد توصلوا إلى وضع هذه الجينات في نوع من الذباب اسمه ( دروزوفيل ) وعينوا مراكز تلك الجينات بالنسبة إلى الكروموسومات وعرفوا أبعادها ... » (3) « إن الصفات الوراثية ترتبط بعوامل معينة تسمى بـ ( الجينات ) وإن عددها كثير جداً . هذا ولا تخلو الجينات من تأثير على بعضها البعض . فقد يرتبط تأثير واحد بعدة جينات بمعنى أن كلاً منها ينقل جزء معيناً من تلك الخواص والصفات ... » (4). الوراثة قبل تطورها : لم تكن البشرية تجهل قانون الوراثة تماماً فيما مضى ، بل كانوا يجهلون خصوصياتها ، إن علماء الماضي كانوا يعلمون أن في بذرة الزهرة ونواة الشجرة ونطفة الانسان والحيوان ذخائر تنقل صفات الأجيال السالفة للأجيال اللاحقة. إن ما اكتشفه علماء الوراثة اليوم ، وتوصلوا إليه بأبحاثهم الدقيقة من وجود موجودات صغيرة داخل الكروموسومات تنقل الصفات الوراثية والتي أسموها ( الجينات ) ليس أمراً جديداً كل الجدة . فالرسول الأعظم والأئمة الطاهرون عليهم السلام ، الذين كانوا يكشفون الحقائق بنور الوحي والالهام لم يغفلوا أمر هذا القانون الدقيق . بل أشير إليه في بعض النصوص وأطلق على عامل الورائة فيها اسم ( العرق ) وبعبارة أوضح : فإن المعنى الذي يستفيده علماء الوراثة اليوم من كلمة ( الجينة ) هو نفس المعنى الذي استفادته الأخبار من كلمة ( العِرق ) وعلى سبيل المثال نذكر بعض تلك الروايات. 1 ـ عن النبي ( ص ) : « أنظر في أي شيء تضع ولذلك ، فإن العِرق دساس » (5) . وحينما نراجع المعاجم اللغوية في معنى كلمة ( دساس ) نجد أن بعضها ـ كالمنجد ـ يعلق على ذلك بالعبارة التالية : « العرق دساس أي : أن أخلاق الآباء تنتقل إلى الأبناء » (6). فهذا الحديث يتحدث عن قانون الوراثة بصراحة . ويعبر عن العامل فيها بالعِراق . فالنبي ( ص ) يوصي أصحابه بألا يغفلوا عن قانون الوراثة بل يفحصوا عن التربة الصالحة التي يريدون أن يبذروا فيها ، لكي لا يرث الأولاد الصفات الذميمة. 2 ـ عن الامام أمير المؤمنين ( ع ) : « حسن الأخلاق برهان كرم الأعراق » (7) . وهذا الحديث يثبت إمكان اكتشاف الطهارة العائلية للفرد من السجايا الفاضلة عنده. 3 ـ وهذا محمد بن الحنفية ابن الامام علي ( ع ) كان حامل اللواء في حرب الجمل ، فأمره علي بالهجوم ، فأجهز على العدو ، لكن ضربات الأسنة ورشقات السهام منعته من التقدم فتوقف قليلاً ... وسرعان ما وصل إليه الامام وقال له : « إحمل بين الأسنة » فتقدم قليلاً ثم توقف ثانية ، فتأثر الامام من ضعف ابنه بشدة فاقترب منه و « ... ضربه بقائم سيفه وقال : أدركك عرق من أمك » (8). فهنا يثبت الامام ( ع ) أن الجبن الذي ظهر واضحاً في ابنه محمد ليس موروثاً منه ( ع ) لأنه لم يعرف للجبن معنى قط ، فلا بد وأن يكون من أمه ، لأنها لم تكن من الفضيلة بدرجة تكون معها بمنزلة الصديقة الزهراء ( ع ).