شیمی نظری

این فنون تا ۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح رایج بوده است تولید فلز از کانه ها , سفالگری , تخمیر , پخت و پز , تهیه رنگ و دارو فنونی باستانی است شواهد باستان شناسی ثابت می کند که ساکنان مصر باستان و بین النهرین در این حرفه ها مهارت داشته اند ولی چگونه و چه وقت این حرفه ها برای نخستین بار پیدا شده اند, معلوم نیست

● پیدایش شیمی جدید

شیمی جدید که در اواخر سده هیجدهم ظاهر شده است، طی صدها سال ، توسعه یافته است. داستان توسعه شیمی را تقریبا به پنج دوره می‌توان تقسیم کرد:

● فنون عملی

این فنون تا ۶۰۰ سال قبل از میلاد مسیح رایج بوده است. تولید فلز از کانه‌ها ، سفالگری ، تخمیر ، پخت و پز ، تهیه رنگ و دارو فنونی باستانی است. شواهد باستان شناسی ثابت می‌کند که ساکنان مصر باستان و بین‌النهرین در این حرفه‌ها مهارت داشته‌اند. ولی چگونه و چه وقت این حرفه‌ها برای نخستین بار پیدا شده‌اند، معلوم نیست.

در این دوره ، فنون مذکور که در واقع فرایندهای شیمیایی هستند، توسعه بسیار یافته‌اند. اما این توسعه و پیشرفت ، تجربی بوده است، بدین معنی که مبنای آن تنها تجربه عملی بوده، بدون آنکه تکیه گاهی بر اصول شیمیایی داشته باشد. فلزکاران مصری می‌دانستند که چگونه از گرم کردن کانه مالاشیت با زغال ، مس بدست آورند، ولی نمی‌دانستند و در صدد دانستن آن هم نبودند که چرا این فرایند موثر واقع می‌شود و آنچه در آتش صورت می‌گیرد، واقعا چیست؟

● نظریه‌های یونانی

این نظریه‌ها از ۶۰۰ تا ۳۰۰ سال قبل از میلاد عنوان شدند. جنبه فلسفی یا جنبه نظری شیمی حدود ۶۰۰ سال قبل از میلاد در یونان باستان آغاز شد. اساس علم یونانی ، جستجوی اصولی بود که از طریق آن ادراکی از طبیعت حاصل شود. دو نظریه یونانی در سده‌های واپسین اهمیت فراوان یافت:

▪ این مفهوم که تمام مواد موجود در زمین ، ترکیبی از چهار عنصر( خاک ، باد ، آتش و آب) است، به نسبتهای گوناگون ، از اندیشه‌های فیلسوفان یونانی این دوره نشات یافته است.

▪ این نظریه که ماده از آحاد مجزا و جدا از همی به نام اتم ترکیب یافته است، بوسیله لوسیپوس پیشنهاد شد و دموکرتیس آن را در سده پنجم ق.م. توسعه داد.

نظریه افلاطون این بود که اتمهای یک عنصر از لحاظ شکل با اتمهای عنصر دیگر تفاوت دارد. علاوه بر این ، او باور داشت که اتم‌های یک عنصر می‌توانند با تغییر شکل به اتمهایی از نوع دیگر تغییر یابند یا استحاله پیدا کنند. مفهوم استحاله در نظریه‌های ارسطو نیز منعکس است.

ارسطو (که به وجود اتمها معتقد نبود) می‌گفت که عناصر و بنابراین تمام مواد از ماده اولیه یکسانی ترکیب یافته‌اند و تفاوت آنها فقط از لحاظ صورتهایی است که این ماده اولیه به خود می‌گیرد. به نظر ارسطو ، صورت ماده نه تنها شکل ، بلکه کیفیتها (از لحاظ رنگ ، سختی و غیره) را نیز دربر می‌گیرد و همین صورت است که ماده‌ای را از ماده دیگر متمایز می‌کند. او می‌گفت که تغییر صورت پیوسته در طبیعت صورت می‌گیرد و تمام اشیای مادی (جاندار و بی جان) از صورتهای نابالغ به صورتهای بالغ رشد و تکامل می‌یابند.

در سراسر قرون وسطی باور این بود که کانی‌ها رشد می‌کنند و هرگاه کانیها از معادن استخراج شوند، معادن بار دیگر از کانیها پر می‌شوند.

● کیمیاگری

کیمیاگری از ۳۰۰ سال قبل از میلاد تا حدود ۱۶۵۰ میلادی رایج بود. سنت فلسفی یونان باستان و تجارت صنعتگران مصر باستان در شهری که بوسیله اسکندر کبیر در ۳۳۱ ق.م. بنا شد یعنی اسکندریه مصر ، با هم جمع شدند و حاصل آمیزش آنها ، کیمیاگری بود. کیمیاگران اولیه برای ابداع نظریه‌هایی درباره ماهیت ماده از روشهای مصری برای بکارگیری مواد استفاده می‌کردند.

کیمیاگران باور داشتند که یک فلز می‌تواند با تغییر کیفیات (بویژه رنگ آن) تغییر پذیرد و چنین تغییراتی در طبیعت صورت می‌گیرد. فلزات می‌کوشند تا همچون طلا کامل شوند. همچنین آنها باور داشتند که این گونه تغییرات ممکن است بوسیله مقدار بسیار اندکی از یک عامل استحاله کننده قوی (که بعدا سنگ فیلسوفان نامیده شد) ایجاد شود.

در سده هفتم میلادی ، مسلمانان مراکز تمدن هلنی (از جمله مصر در ۶۴۰ میلادی) را تسخیر کردند و کیمیاگری بدست آنها افتاد. در سده‌های دوازدهم و سیزدهم ، کیمیاگری به تدریج به اروپا راه یافت و آثار عربی به لاتین برگردانده شد. کیمیاگری تا سده هفدهم دوام یافت. در این زمان نظریه‌ها و نگرشهای کیمیاگران بتدریج زیر سوال قرار می‌گرفت.

کار رابرت بویل که اثر معروف خود به نام شیمیدان شکاک را در ۱۶۶۱ منتشر کرد، در این باره ارزشمند است. گرچه بویل باور داشت که استحاله فلزات پست به طلا امکان‌پذیر است، ولی او اندیشه کیمیاگری را مورد انتقاد شدید قرار داد. بویل باور داشت که نظریه شیمیایی باید حاصل شواهد تجربی باشد.

● فلوژیستون

این نظریه از ۱۶۵۰ تا ۱۷۹۰ میلادی رواج داشت. تقریبا در سراسر سده هجدهم ، نظریه فلوژیستون نظریه‌ای مسلط در شیمی بود. این نظریه که بعدها معلوم شد نظریه‌ای نادرست است، در اصل کار "گئورک ارنست اشتال" بود. فلوژیستون «اصل آتش» ، جز تشکیل دهنده ماده‌ای دانسته می‌شد که متحمل سوختن می‌شود. چنین پنداشته می‌شد که یک جسم بر اثر سوختن ، فلوژیستون خود را از دست می‌دهد و به صورت ساده‌تری کاهیده می‌شود. باور این بود که نقش هوا در عمل سوختن ، انتقال فلوژیستون آزاد شده است.

بنا به نظریه فلوژیستون چوب در اثر سوختن به خاکستر و فلوژیستون (که بوسیله هوا جدا می‌شود) تبدیل می‌گردد. طبق نظریه فلوژیستون ، چوب ، ماده مرکبی است که از خاکستر و فلوژیستون ترکیب یافته است. همچنین در مورد عمل تکلیس ، این نظریه عنوان می‌دارد که فلز ، ماده مرکبی است که از یک کالکس و فلوژستیون ترکیب یافته است.

در نظریه فلوژیستون ، ذاتا" مشکلی است که هرگز توضیح کافی درباره آن داده نشد. وقتی چوب می‌سوزد، فرض بر این است که فلوژیستون از دست می‌دهد و نتیجه آن خاکستری است که وزن آن کمتر از قطعه چوب اصلی است. اما در عمل تکلیس ، از دست رفتن فلوژیستون با افزایش وزن همراه است، چون کالکس یا اکسید فلزی ، وزنش بیشتر از فلز اصلی است. طرفداران نظریه فلوژیستون این مشکل را تشخیص داده بودند، لیکن تقریبا در سراسر سده هیجدهم ، اهمیت توزین و اندازه گیری دانسته نشد.

● شیمی جدید

کار آنتوان لاوازیه در اواخر سده هیجدهم را معمولا آغاز شیمی جدید می‌دانند. "لاوازیه" ،‌ با تعمق کافی ، دست‌اندرکار براندازی نظریه فلوژیستون شد و انقلابی در شیمی پدید آورد. او که ترازوی شیمیایی بسیار استفاده می‌کرد، با تکیه بر نتایج آزمایشهای کمی ، به توضیح تعدادی از پدیده‌های شیمیایی دست یافت.

قانون پایستاری جرم می‌گوید که در جریان یک واکنش شیمیایی تغییر محسوسی در جرم صورت نمی‌گیرد. به گفته دیگر ، جرم کل تمام موادی که در واکنش شیمیایی وارد می‌شوند، برابر جرم تمام محصولات واکنش است. این قانون ، توسط لاوازیه به وضوح بیان شد. برای لاوازیه نظریه فلوژیستون امری ناممکن بود.

اقداماتی که دانشمندان از سالهای ۱۹۷۰ به بعد به عمل آورده‌اند، با استفاده از کتاب لاوازیه با عنوان « رساله‌ای مقدماتی درباره شیمی» که در سال ۱۷۸۹ منتشر شد، بیان شده است. آنچه در دو سده پس از لاوازیه درباره شیمی دانسته شده، بسیار بیشتر از بیست سده پیش از اوست. علم شیمی از آن زمان به بعد ، تدریجا در پنج شاخه اصلی بسط یافت. (البته این تقسیمات اختیاری است و به طبقه بندی آنها انتقادهایی وارد است.

● طبقه‌بندی شیمی

▪ شیمی آلی : شیمی ترکیبات کربن است.

▪ شیمی معدنی : شیمی تمامی عناصر به جز کربن. البته بعضی از ترکیبات ساده کربن مانند کربناتها و بطور سنتی در زمره ترکیبات معدنی طبقه بندی می‌شوند، زیرا از منابع معدنی بدست می‌آیند.

▪ شیمی تجزیه : تشخیص اجزای تشکیل دهنده مواد ، هم از لحاظ کیفی و هم از لحاظ کمی.

▪ شیمی فیزیک : مطالعه اصول فیزیکی که زمینه درک ساختار ماده و تبدیلات شیمیایی است.

▪ زیست شیمی : شیمی سیستمهای زنده اعم از گیاهی و حیوانی.

● پیدایش دانش شیمی (Chemistry science)

انسان از بدو خلقت که بناچار پیوسته با اشیای محیط زیست خود سرو کار پیدا کرد، با شناخت تدریجی نیازهای زندگی خویش و کسب اطلاعات بیشتری درباره خواص آنها ، آموخت که برای ادامه حیات خود به ناچار باید از آنها استفاده کند. با گذشت زمان دریافت که برای استفاده هر چه بیشتر و بهتر از این مواد ، باید در وضعیت و کیفیت آنها تغییراتی وارد کند. این کار با استفاده از گرما و بویژه کشف آتش بصورت عملی در آمده بود.

آغاز دانش بشری را در واقع می‌توان همان آغاز استفاده از آتش دانست. زیرا گرم کردن و پختن مواد و … ، تغییراتی شیمیایی می‌باشد و این خود نشان دهنده این واقعیت است که شیمی ، علمی است که در ارتباط با اولین و حیاتی‌ترین نیازهای جامعه بشری بوجود آمده و برای برآورده کردن هر چه بیشتر این نیازها که روز به روز تنوع حاصل می‌کرد، توسعه و تکام یافته است.

از آنجایی که شیمی ، علم تجربی است و بشر اولیه قبل از هر نوع تفکر و نظریه پردازی ساختار و چگونگی پیدایش مواد موجود در محیط زیست خود ، در اندیشه حفظ خود از سرما و آزمایش‌های مربوط به گرما ، رفع گرسنگی و احتمالا دفاع از هستی خویش بوده و در راه دسترسی به چگونگی تغییر و تبدیل آنها به منظور استفاده هر چه بهتر و بیشتر از آنها قدم برمی‌داشت، بر همین اساس بود که بخش شیمی نظری خیلی دیرتر از بخش کاربردی آن آغاز شد و پیشرفت کرد.

● سیر تکامی و رشد

اولین نظریه درباره ساختار مواد ، حدود ۴۰۰ سال قبل از میلاد توسط فلاسفه یونان بیان شد، در صورتی که شاخه کاربردی شیمی چندین هزار سال قبل از میلاد رواج داشت و قابلیت توجیه پیدا کرده بود. به چند مورد اشاره می‌کنیم.

▪ طلا ، اولین فلزی بود که توسط بشر کشف شد و نقره پس از طلا کشف شد و در زندگی بشر کاربرد پیدا کرد.

مس سومین فلزی بود که کشف شد. سرب ، قلع و جیوه بعد از مس و قبل از آهن کشف شدند.

آهن به علت دشواریهایی که در استخراج آن وجود داشت، دیرتر از فلزات فوق کشف و مورد استفاده قرار گرفت.

▪ ساختن شیشه رنگی (سبز و آبی) و شیشه بی‌رنگ در مصر و بین‌النهرین و در کشورهای مجاور دریای اژه و دریای سیاه و تهیه بطری‌های شیشه‌ای در بین‌النهرین متداول شد.

▪ کوزه‌گری ، سفالگری و استفاده از لوحه‌های سفالی و تهیه لعاب و لعاب دادن ظروف سفالی در مصر و بین‌النهرین متداول شد.

▪ تهیه پارچه‌های نخی ، ابریشمی و پشمی و رنگرزی آنها با رنگهای نیلی ارغوانی و قرمز و … رواج یافت. رنگ قرمز از حشره‌ای به نام قرمزدانه ، رنگ نیلی از گیاهی بنام ایندیگو و رنگ بنفش از جانور دریایی بدست آمد.

▪ دباغی پوست با استفاده از زاجها ، تهیه الکل ، سرکه ، روغن ، مومیا و استخراج نمک از آب دریا انجام گرفت.

● طبقه‌بندی علم شیمی

▪ شیمی محض یا شیمی نظری

درباره شناخت خواص و ساختار و ارتباط خواص و ساختار مواد و قوانین مربوط به آنها بحث می‌کند.

▪ شیمی عملی یا شیمی کاربردی

راههای تهیه ، استخراج مواد خالص از منابع طبیعی ، تبدیل مواد به یکدیگر و یا سنتز آنها را مورد بررسی قرار می‌دهد.

● دامنه علم شیمی

بدین ترتیب دامنه علم شیمی در زمینه‌های نظری و عملی فوق‌العاده گسترش حاصل کرد و نقشهای حساس را در زندگی انسان به عهده گرفت. بطوری که امروزه میزان برخورداری هر جامعه از تکنولوژی شیمیایی ، معیار قدرت و ثروت و رفاه آن جامعه محسوب شده و بصورت جزئی از فلسفه زندگی در آمده است.

● چگونگی انجام یک واکنش شیمیایی

برای اینکه واکنش شیمیایی رخ دهد، باید پیوندهای بین اتمها و مولکولها شکسته شوند و به نحو دیگری تشکیل شوند. از آنجا که این پیوندها معمولا قوی هستند، اغلب برای شروع یک واکنش انرژی لازم است. این انرژی معمولا به شکل گرما است. مواد جدید (محصولات واکنش) خواص متفاوت با مواد اولیه (واکنش دهنده ها) دارند. واکنشهای شیمیایی فقط در آزمایشگاه رخ نمی‌دهند. این واکنشها دائما در اطراف ما در حال وقوع اند، مانند زنگ زدن اتومبیلها و پخته شدن غذا.

●انواع واکنشهای شیمیایی

بعضی از واکنشهای شیمیایی بسیار سریع، یعنی ظرف چند ثانیه رخ می‌دهند. بعضی دیگر از واکنشها بسیار کند هستند و تا هزاران سال به طول می‌انجامند (فساد یک جسد مومیایی شده باستانی نمونه ای از واکنشهای بسیار کند است).

● نحوه انجام واکنش

برای اینکه یک واکنش شیمیایی رخ دهد، باید مواد واکنش‌دهنده با هم تماس یابند تا محصولات جدیدی را تشکیل دهند. هر چیزی که تماس بین ذرات واکنش‌دهنده را افزایش دهد، سرعت واکنش را زیاد می‌کند. این کار را به چند طریق می‌توان انجام داد:

۱) با افزایش غلظت واکنش‌دهنده‌ها ، بطوری که ذرات بیشتری وجود داشته باشد. به این ترتیب ذرات به دفعات بیشتری به هم برخورد می‌کنند و بنابر این سریعتر واکنش می‌کنند و محصولات واکنش را تشکیل می‌دهند.

۲) با افزایش فشار درون ظرف واکنش ، بطوری که ذرات به هم فشرده شوند و در نتیجه بیشتر به هم برخورد کنند.

۳) با افزایش دمایی که واکنش در آن رخ می‌دهد. این کار به ذرات انرژی بیشتری می‌دهد، در نتیجه سریعتر حرکت می‌کنند و به دفعات بیشتری برخورد می‌کنند.

۴) با افزایش مساحت رویه واکنش‌دهنده‌ها با شکستن فیزیکی آنها. این کار فرصت بیشتری را برای تماس و واکنش به واکنش‌دهنده‌ها می‌دهد.

● استفاده از کاتالیزور

راه دیگری برای تغییر سرعت یک واکنش استفاده از کاتالیزور است. کاتالیزور ماده ای است که سرعت یک واکنش را تغییر می‌دهد، اما خود آن در پایان واکنش از نظر شیمیایی بدون تغییر می‌ماند. کاتالیزگرها معمولا واکنش را سریعتر می‌کنند. این مواد این کار را با فراهم کردن مسیر دیگری برای واکنش انجام می‌دهند، مسیری که نیاز به انرژی کمتری دارد.

به دلیل پائین آمدن «سد» انرژی ذرات بیشتری واکنش می‌کنند و واکنش سریعتر انجام می‌شود. کاتالیزگرها در تولید صنعتی مواد مختلف، مانند بنزین ، مارگارین ، آمونیاک اهمیت زیادی دارند. اکثر کاتالیزگرهای صنعتی فلز هستند و به شکل دانه های فلزاند. بعضی از کاتالیزگرها برای کند کردن واکنشها به کار می‌روند و بازدارنده نامیده می‌شوند.

● اکسایش و کاهش

اکسایش و کاهش فرایندهایی هستند که در بعضی واکنشهای شیمیایی رخ می‌دهند: وقتی که اکسیژن به ماده ای اضافه می‌شود، وقتی که ماده ای هیدروژن از دست می‌دهد و وقتی که ماده ای الکترون از دست می‌دهد.

کاهش ، عکس اکسایش است. این فرایند در سه حالت رخ می‌دهد: وقتی که ماده ای اکسیژن از دست می‌دهد، وقتی که ماده ای هیدروژن بدست می‌آورد و وقتی که مادهای الکترون بدست می آورد.

به عنوان مثال وقتی که منیزیم در هوا سوزانده می‌شود، این فلز با به دست آوردن اکسیژن و اکسیده شدن تبدیل به خاکستر می‌شود. این خاکستر اکسید منیزیم است.

● واکنشهای اکسایش و کاهش

اکسایش و کاهش همیشه همراه با هم در یک واکنش رخ می‌دهند.در این صورت، واکنش را واکنش اکسایش- کاهش می‌نامند. بعضی از واکنشهای اکسایش- کاهش در صنعت مفید است. مثلا استخراج آهن از سنگ معدن آن با ترکیب کردن سنگ معدن با منواکسید کربن در کوره بلند آهن انجام می‌شود. در این واکنش سنگ معدن آهن اکسیژن از دست می‌دهد و آهن تشکیل می‌شود و منواکسید کربن ، اکسیژن بدست می‌آورد و تبدیل به دی‌اکسید کربن می‌شود.

● ترکیب شیمیایی

ترکیب ماده ای است که در آن اتمهای دو یا چند عنصر توسط پیوندهای شیمیایی در کنار هم قرار گرفته اند. به دلیل این پیوندها، تجزیه یک ترکیب به عناصر جداگانه آن بسیار مشکل است. نوع و تعداد پیوندهای تشکیل شده به الکترونهای آزاد هر اتم (ذرات دارای بار الکتریکی منفی) بستگی دارد.

خواص یک ترکیب ممکن است با خواص عناصر موجود در آن بسیار متفاوت باشد.مثلا نمکی که در غذا به کار می بریم یک ترکیب بی ضرر است،در حالی که از دو عنصر خطرناک تشکیل شده است،یعنی سدیم که با هوا واکنش شدید دارد،و کلر که در مقدار زیاد خود سمی است.

● شیمی محیط زیست

▪ دید کلی

شیمی در محیط زیست ما نقش اساسی دارد. در واقع در بین مردم متداول است که بیشتر مسائل آلودگی جاری را به گردن مواد شیمیایی سنتزی و پدید آورندگان آنها بیاندازند. اما این نکته ناگفته می‌ماند که بیشتر مسائل زیست محیطی ، قرنها و دهه‌های گذشته ، مانند آلودگی میکروبی آب آشامیدنی ، تنها زمانی برطرف شدند که روشهای علمی بطور کلی و شیمی بطور اخص در مورد آنها بکار گرفته شد. افزایش شگفت‌ انگیز عمر انسان و بهبود کیفیت زندگی در دهه‌های اخیر به مقدار زیاد به علت پیشرفت شیمی و پدید آمدن مواد شیمیایی جدید بوده است.

محصولات فرعی اجسامی که برای بهتر شدن سلامتی و بالا رفتن استاندارد زندگی ما بکار گرفته شده‌اند، در مواردی بوسیله تنزل دادن سلامتی ما و همچنین سلامتی گیاهان و حیوانات ، همچون شبهی ما را دنبال می‌کنند. بطور خلاصه ، غلبه ما بر آلودگی گسترده زیست شناختی و بالا بردن استانداردهای سلامتی و ثروت مادی در کشورهای توسعه یافته به قیمت آلودگی شیمیایی گسترده کره زمین در سطح کم تمام شده است.

● مواد شیمیایی و نظرات دانشمندان

تا به حال در بین دانشمندان در این باره که آیا آلودگی بوسیله مواد شیمیایی در سطح کم بر روی سلامتی انسانها یا سایر موجودات زنده اثر مضر و نامطلوب دارد، اتفاق نظر نیست. بعضی از دانشمندان ، خطر هر گونه اثرهای زیان آوری را به علت تاثیر مواد شیمیایی سنتزی (بویژه موادی که در ایجاد سرطان دخالت دارند) بطور کامل رد می‌کنند. این مواد به غلظتهای خیلی بیشتر اجسام سمی طبیعی مانند آفت کشهایی که بوسیله گیاهان تولید می‌شود و ما در معرض آنها قرار داریم، اشاره می‌کنند. در انتهای دیگر این طیف ، دانشمندانی هستند که معتقدند مواد شیمیایی در محیط زیست نقش عمده‌ای در شروع انواع معینی از سرطانها و نواقص در انسانها و حیات وحش دارند.

● مواد شیمیایی سمی و نوزادان

نگرانی جامعه ، با توجه به وجود مواد شیمیایی در محیط زیست معمولا مربوط به قابلیت آنها در ایجاد سرطان است. اما پژوهشگران کار خود را صرفا روی اثرهای سرطانزایی احتمالی متمرکز نمی‌کنند. دانشمندان به این موضوع پی برده‌اند که در مسائل مربوط به تولید مثل ، از جمله مسائلی که به نقص جنین می‌انجامد، در حیوانات آزمایشگاهی که در معرض غلظتهای زیاد مواد شیمیایی زیست محیطی قرار می‌گیرند به همان اندازه مشخص کننده است.

اخیرا برای پی بردن به اینکه آیا افرادی که مدتهای طولانی در معرض همان نوع مواد شیمیایی بوده‌اند، البته در سطوح کمتر ، نیز با خطر مشکلات تولید مثلی روبه رو هستند یا نه ، کارهای پژوهشی انجام شده است. برای آشکار ساختن اثرهای نسبتا ظریفی که احتمال می‌رود در انسانها رخ بدهد، لازم است جمعیتی پیدا کنیم و مورد بررسی قرار دهیم موقعیت جغرافیایی ، نوع کار ، یا رژیم غذایی آنها ممکن است این افراد را در معرض بیش از مقادیر میانگین از مواد شیمیایی مورد نظر قرار داده باشد.

● راههای جلوگیری از آلودگی

این نکته روشن است که احتمالا سلامتی و رفاه انسانها از راههای ظریف اما موثری بوسیله غلظتهای کم از مواد شیمیایی در محیط زیست ما تحت تاثیر قرار می‌گیرد. از نظر تاریخی بطور ضمنی یا به طور صریح اینطور فرض شده بود که مواد شیمیایی منتشر شده در محیط زیست بوسیله طبیعت تحلیل خواهند رفت. اما امروزه می‌دانیم که چنین نیست. بسیاری از مواد پلیمری که امروزه در جامعه و صنعت تولید می‌شوند قرنها قابل تجزیه و بازگشت به چرخه طبیعی نیستند.

راهبرد اولیه این بود اغلب بوسیله جمع آوری و دور ریختن توده‌های زیادی از این مواد ، پیش از اینکه در محیط زیست پخش شوند، از رها شدن آنها جلوگیری شود. پس از جمع آوری ، آنها را به صورت اجسام جامد درمی‌آورند و در زمینهای بایر می‌ریزند. یک اشکال این قبیل راهبردها این است که آلاینده‌ها معمولا در این فرآیند منهدم نمی‌شوند بلکه صرفا به صورت مطلوب‌تری درمی‌آیند یا اینکه در محیط متفاوتی رسوب داده می‌شوند. راهبرد شیمی سبز که اکنون جای راه حل بالا را می‌گیرد، تجدید نظر در فرمول ‌بندی راههایی است که در سنتز مواد شیمیایی در درجه اول محصولات فرعی سمی تولید نشوند.

● قلمروهای شیمی زیست

موضوع شیمی محیط زیست هم شامل اجسام و فرآیندهای طبیعی است که در یک محیط زیست پاکیزه حائز اهمیتند و هم اینکه مسائل آلودگی قابل ملاحظه‌ای را که مبنای شیمیایی دارند، دربرمی‌گیرد. اگر چه طبیعت اکثرا موضوعهای مورد بحث به گونه‌ای است که بیش از یک محیط فیزیکی یا یک ترکیب را دربرمی‌گیرند، اما مطالب مورد بحث شیمی محیط زیست به اینگونه طبقه بندی کلی می‌شوند:

▪ شیمی اتمسفر

▪ مواد شیمیایی آلی سمی

▪ شیمی آب ، از جمله فلزات سنگین و نقش خاکها و رسوبها

▪ منابع سوخت و انرژی ، از جمله انرژی هسته‌ای

مسائل محیط زیستی بطور کلی ناشی از افزایش جمعیت دنیاست افزون بر این بسیاری از مسائل زیست محیطی وجود دارند که مورد بحث شیمی محیط زیست نیستند، زیرا این مسائل عمدتا منشا شیمیایی ندارند.

● آلودگی آب

▪ علوم طبیعت > شیمی > شیمی معدنی

▪ علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک محیط زیست

▪ علوم طبیعت > شیمی > شیمی کاربردی( صنعتی) > شیمی آب

● آلودگی آب (Water Pollution)

▪ دید کلی

ـ آلودگی آب مشکل بزرگی است. به طوری که نتایج پژوهش پیرامون آن از صدها بلکه هزاران مقاله ، مجله و کتاب تجاوز می‌کند.

ـ بنظر شما چه کسانی مشکل آلودگی آب را بوجود می‌آورند؟

ـ چه کسانی بهای تمیز کردن آب را خواهند پرداخت؟

● زباله های انباشته شده

▪ فاضلابها تعادل حیات در اب دریاها را

▪ به هم می زنند . حتی بعد از تصفیه

▪ کردن فاضلابها آب بدست آمده

▪ می تواند حاوی مواد

▪ شیمیایی مسموم باشد.

● تاریخچه

▪ در نوامبر سال ۱۹۸۶ بر اثر ریزش موادی شامل جیوه و انواع مواد آلی سمی مانند آفت کشها در رودخانه راین ، تمام آبزیان از شهر بال سوئس تا ساحل هلند کشته شدند. در سالهای اخیر با غرق شدن تانکرهای بزرگ نفتی اقیانوس پیما یا به گل نشستن آنها آسیبهایی به حیات دریایی وارد آمد.

▪ در سال ۱۹۸۳ بر اثر ۱۱۰۰۰ واقعه آلوده کننده در حدود ۱۲۰ میلیون لیتر مواد آلوده کننده در آبهای ایالات متحده تخلیه شده است.

● تعریف آلودگی آب

در سال ۱۹۶۹ برای آلودگی آب تعریفی ارائه داد: آلودگی آب عبارت است از افزایش مقدرا هر معرف اعم از شیمیایی ، فیزیکی یا بیولوژیکی که موجب تغییر خواص و نقش اساسی آن در مصارف ویژه‌اش شود.

● عوامل آلوده کننده آب

آب یکی از مهمترین و بنیادی‌ترین عامل حیات موجودات زنده است از این نظر جلوگیری از آلودگی آب نیز به همان نسبت مهم و مورد توجه می‌باشد عوامل آلوده کننده آب بسیار گوناگون‌اند و می‌توانند هم منابع آبهای زیرزمینی و هم آبهای سطحی را آلوده کنند.

● عوامل آلوده کننده آبهای زیرزمینی :

▪ کانیهای موجود در معادن سطحی که در اثر تغییر و تبدیل به عامل آلوده کننده مبدل می‌شود. مثلا آب جاری سطحی ( حاصل از باران و …) هنگام عبور از معادن زغال سنگ ، دی‌سولفید آهن « II» ( پیریت ) همراه با زغال سنگ را در خود حل کرده و سپس در اثر واکنش ، هوا آنرا به اسید سولفوریک تبدیل می‌کند. اسید حاصل ضمن عبور از لایه‌های مختلف مخازن زیرزمینی ، موجب آلوده شده آن می‌شود.

▪ جمع شدن فاضلابهای شهری بویژه اگر در یک حوزه آهکی و یا شنی وارد شوند از آن که در معرض باکتریها قرار گیرند و تجزیه شوند، مستقیما و براحتی به مخازن زیرزمینی نفوذ پیدا کرده و موجب آلوده شدن آنها می‌شود.

▪ ضایعات رادیواکتیوی : یکی از عوامل آلوده کننده مهم منابع آبی زیرزمینی است که امروزه یکی از راههای رفع آنها که در حقیقت مشکل بزرگی برای صاحبان تکنولوژی هسته‌ای نیز به شمار می‌رود دفن آنها در زیر زمین است علاوه بر دفن ضایعات رادیواکتیو در زیر زمین ، همه انفجار های هسته‌ای زیر زمینی نیز موجب آلوده شدن آبهای زیر زمینی می‌شود.

● عوامل آلوده کننده آبهای سطحی:

▪ آلوده کننده‌های صنعتی:

بسیاری از ضایعات صنعتی به آبزیان زیانهای جدی می‌رسانند. این ضایعات برای خنثی شدن مقدار زیادی از اکسیژن محلول در آب را به مصرف رسانیده و موجب کاهش اکسیژن مورد نیاز برای آبزیان می‌شود و تهدید به مرگ می‌کنند. از طرف دیگر بسیاری از خود این ضایعات سمی بوده و موجب مسمومیت آبزیان می‌شوند مانند فلزات سنگین ، جیوه ، سرب ، مس و غیره.

وارد شدن ترکیبات فسفردار و نیتروژن‌دار در آب موجب رشد جلبک‌هائی می‌شود که ضمن ایجاد بو و مزه غیر طبیعی آب ، اکسیژن آب را مصرف کرده و باعث کاهش میزان آن و بروز صدمات و تلفات آبزیان می‌شود.

▪ فاضلاب خانگی :

کلیه پاک کننده‌ها که وارد آبهای سطحی می‌شوند ترکیباتی را در آبها وارد می‌کنند که اگر خنثی نشوند و یا توسط میکرو اورگانیسم‌ها تجزیه و تخریب نشوند بصورت سمی مهلک زیان بسیاری برای آبزیان ببار می‌آورند.

▪ حشره کشها ، سموم دفع آفات نباتی و کودهای شیمیایی:

که از ضروریات توسعه کشاورزی است نا خواسته موجب آلودگی آبهای سطحی می‌شوند. مانند ددت DDT را نام برد.

● چشم انداز الودگی آب

▪ ذخایر آبهای ما در آینده چگونه خواهد بود؟

▪ آب آلوده شده برای %۷۵ مردم جهان در کشورهای رو به توسعه مسئله بسیار جدیتری است.

▪ %۸۰ بیماریهای جهان ناشی از آبهای آلوده شده است. در مقابل درصد بالای بیماری چه کنترلهایی انجام شده است؟

▪ آیا تلاشی که برای بهبود کیفیت آب انجام شده کافی می‌باشد؟

▪ آینده ذخایر آبها با این روند پیشرفت و تکنولوژی روز چگونه خواهد بود؟

http://shimisanati.blogfa.com