آفاق المستقبل::: لاشك أن المستقبل يحمل بين طياته الكثير من الاحتمالات الجديدة المثيرة، سواء من حيثالمعرفة العلمية الأساسية أو من حيث الاستخدامات التكنولوجية للجزيء العملاق ك - 60.
إن العلماء منبهرون بإمكانات الفلورينات عموما، وأثناء دهشتهميتحدث بعضهم عن التطبيقات المستقبلية، ومنها استخدام الأخ الأكبر الأقل انتظامالكرات باكي، وهو الجزيء ك- 70. إذ اتضح أن وضع طبقة رقيقة من هذه الجزيئات على سطحمن السليكون، وتعريضها لغازي الميثان والهيدروجين الساخنين، يزيد من تحفيز نمو طبقةمن الألماس، بمعدل ملايين المرات. ومثل هذه الطبقة الألماسية تصلّد أسطح العددوالأدوات أو تستخدم في عزل الدوائر الإلكترونية الدقيقة عن بعضها البعض، ومن الممكنأيضا صنع الألماس من الفلورينات مباشرة وإن لم يتحقق هذا عمليا حتى الآن.
وإذا أضيف ك- 60 وك - 70 إلى البوليمر (سلسلة طويلة من الجزيئات المتكررة) المناسب، يمكن تكوين مادة ذات موصلية ضوئية أي أنها توصل الكهرباء فقط عندما تتعرضإلى ضوء، وتستخدم في أجهزة إنتاج الصور الإلكترونية. وبالنسبة للفلورينات الكبيرةيمكن إنتاج موصلات ضوئية منها تعمل في مجال الأشعـة تحت الحمراء من الطيف، وهذا أمرلم يكن ممكنا من قبل.
ونظرا لمرونة جزيء ك- 60، يرى بعض العلماء أنله دوراً أساسيا في تكوين المادة، فإذا كانت هذه الجزيئات قد تشكلت منذ آلافالملايين من السنين في داخل نجوم العمالقة الحمر، ونظـرا لكبر حجمها بما يكفي لجمعالجسيمات الصغيرة في أثناء الاصطدامات بينها، فلعلها كانت الأنوية الأولية التيتجمعت حولها الجسيمات الدقيقة الصلبة، الغبار الكوني المنتشر بين النجوم، فتكونتالصخور والكويكبات ثم الكواكب ذاتها.
كما يمكن استخدام الفلوريناتعموما كأوعية لحفظ المواد التي تتفاعل بشدة مع بخار الماء والأكسوجين وتنحل فيالهواء، وكذلك تستعمل للاتحاد مع العناصر الخاملة جداً - التي لا تتفاعل مع أيعناصر أخرى- وأيضا في تجميعها وحمايتها، إذ يجد الكيميائيون صعوبة في الإمساك بهذهالعناصر الخاملة.
ونظرا للتقدم المستمر في أبحاث الجزيء العجيب - 60، فإن هذا المجال ينبىء عن توقعات مدهشة، والأمر الوحيد الذي يتفق عليه جميعالخبراء هو أن معظم ما هو معروف في الوقت الحاضر من استخدامات فريدة لهذا الجزيءالسحري، سوف يصبح متقادما بعد عدة أشهر، وهذا هو النوع الفعلي من المواقف التي تجعلالعلم مفيدا، وفي نفس الوقت سببا للمتعة والبهجة، إذ إنه يبشر بالأمل فيالمستقبل. الكربون هو أحد أكثر العناصر الكيميائية شيوعاً ، وهو يشكل العمود الفقري لمعظمالجزيئات الهامة للحياة ، مثل الـ DNA والبروتينات وأنواع النفط . تبرز الخاصيةالفريدة للكربون قدرته على تكوين روابط ثابتة مع نفسه ، بينما تفضل معظم العناصرعمل روابط مع عناصر مختلفة عنها .
ولذا فإنه قد يكون من المدهش ادراك أن هذاالعنصر الذي يكوِّن مركبات كيميائية مع عناصر أخرى قليلة (مثل الهيدروجين ،والأكسجين ، والنيتروجين) أكثر مما تكونه باقي العناصر الأخرى مجتمعة والتي يزيدعددها عن المائة ، يوجد في صورتين نقيتين فقط هما الماس والجرافيت . وفي الماس تكونكل ذرة كربون محاطة بأربع ذرات أخرى من الكربون أيضا فتكوِّن شبكة ثلاثية الأبعاد ،بينما في الجرافيت تكون كل ذرة كربون مجاورة لثلاث ذرات كربون أخرى في نفس المستوىمما يؤدي إلى تكون رقيقة تشبه سلك المزرعة ذو الفتحات الواسعة . وتكون رقائقالجرافيت تلك مقترنة ببعضها بطريقة غير متماسكة وتنزلق بسهولة مما يعطيها ملمساناعماً .
وفي الماس يكون لكل ذرة كربون أربع روابط أما في الجرافيتفيهبط العدد إلى ثلاثة ، وإذا تكونت وصلتان فقط تنتج سلسلة من ذرات الكربون .
وقد ظهر الدليل على وجود السلاسل الكربونية القابلة للكسرفي فترة الأربعينيات من القرن الماضي من خلال التجارب التي أجراها أوتوهان ، وكانهذا الاكتشاف يمثل بالنسبة له الجانب غير المطلوب أثناء محاولاته لتصنيع ذرات أكبروأضخم بإضافة نيوترونات إلى الذرات الأصغر. وكان هان مهتما بالكشف عن الفروقالصغيرة في الوزن بين بعض ذرات العناصر الثقيلة التي يقوم بتبخيرها في قوس كربوني . وأثناء مشاهدته لتلك النتائج ، لاحظ أن القوس أنتج أيضا سلاسل من الكربون كان لها – بالصدفة البحتة – نفس الوزن الجزيئي للمعدن . وقد استعمل هان أقطابا أخرى (مصنوعةمن معادن غير الكربون) ، وسجل حدوث سلاسل الكربون في ملحوظة في نهاية تقريره ثمواصل بحثه الرئيسي . ولم تتم متابعة النتائج التي توصل إليها بشأن سلاسل الكربونبعده مباشرة ، ولذا فقد تأخر اكتشاف C60 لسنوات عديدة.
السلاسل فيالفضاءظهر في السبعينيات من القرن الماضي فرعان جديدان في الكيمياء أولهماهو الكيمياء الفلكية الفيزيائية وثانيهما علم العنقوديات, وقد فتح هذان الفرعانالباب لبعض الاكتشافات المثيرة بمساعدة علم الفلك المعتمد الذي يعتمد على الموجاتاللاسلكية . حيث يمكن استغلال الإشارات اللاسلكية الناتجة من السحب الكبيرة التيتحمل ملايين الأطنان من الغاز في المسافات بين النجوم في الكشف عن الجزيئات . وقدوجد الباحثون أيضا جزيئات غريبة لم يتم تصنيعها في المعمل ! وفي نفس الوقت ، أدتطرق جديدة لتكوين تجمعات الذرات والكشف عنها معمليا ، وارتبطت هذه التجمعات ببعضهابطرق جديدة أدت إلى ظهور فئة جديدة من الجزيئات تسمى الجزيئات العنقودية وعلى وجهالتحديد ، تمثل الجزيئات العنقودية مرحلة انتقالية بين الجزيئات والمواد الصلبة ،وتعكس خواصها تلك الصفات بقوة . ويمكن اعتبار السلاسل والتجمعات الأخرى لذراتالكربون كجزيئات عنقودية .
وفي سسيكس في إنجلترا ، كان هاري كروتو وديفوالتون يكوِّنان سلاسل كربونية طويلة تنتهي بالهيدروجين عند أحد طرفيها والنيتروجينعند الطرف الآخر . وقد وجدا أن الأنماط الطيفية لتلك المواد تطابق قمم امتصاصوانبعاث معينة تشاهد في السحب الغازية الكبيرة في مجرتنا التي تسمى بالطريق اللبني . وقد اكتشفا أيضا إشارات من تلك السحب تشير إلى وجود سلاسل كربونية أطول من تلكالتي يستطيعون تصنيعها في المعمل . وكان تركيز تلك الجزيئاتالطويلة أعلى مما يتوقعه أي إنسان . وقد تعجب العالمان بشأن مصدر تلك الإشارات . وكان أحد التفسيرات الممكنة يكمن في النجوم ، التي تولد طاقتها بدمج العناصرالخفيفة (مثل الهيدروجين) في عناصر اثقل . ويمكن أن تكون النجوم صغيرة وفي هذهالحالة تسمى الأقزام البيضاء ، أو يمكن أن تكون كبيرة ، وفي هذه الحالة تسمىالعمالقة الحمراء . وتقع شمسنا بين هاتين الحالتين . وفي النهاية تم العثور علىمصدر سلاسل الكربون الطويلة تلك في نجوم كربونية باردة من نوع العملاق الأحمر ،والتي اختفى منها الهيدروجين وهي الآن "تحرق" ذرات الهيليوم ثم يتم الإلقاء بهذاالكربون إلى الحيز الموجود بين النجوم .
توقيع :Galal Hasanin
Mr. Galal Hasanin
Expert Teacher of English Language
El-Malek El-Kamel High School
Mansoura Secondary High School
وهكذا زال الاعتقاد القديم الذييقول بأن الكربون يوجد في الطبيعة في صورتي الجرافيت والماس فقط .
العناقيدوالكُراتأخيراً ، وفي عام 1985 أقنع كروتو زميله الأمريكي ريك سمولي ، بأنيشترك معه في مشروع لانشاء نموذج لمحاكاة الظروف الموجودة في مثل تلك النجومالمسماة بالعمالقة الحمراء في المعمل.
وفي الآلة التي استخدمها سمولي يقومجهاز ليزر قوي بتبخير قطعة صغيرة من الجرافيت لتتحول إلى سحابة ساخنة من الجسيماتالتي يتم تبريدها باستخدام تيار من غاز الهيليوم ، مما يسمح للذرات بالتكثف على شكلعناقيد . وتم تحليل الخليط باستخدام جهاز حساس جداً يسمى مقياس طيف الكتلة ، وقدأوضح هذا الجهاز وجود عدد كبير من الجزيئات كتلتها 720 وكانت العناصر الوحيدةالموجودة هي الهليوم والكربون . وحيث أن الهليوم هو عنصر خامل تماماً ، فقد كانالاستنتاج أن تلك الجزيئات الكبيرة يجب أن تكون مصنوعة من 60 ذرة على الرسم الناتجمن مقياس طيف الكتلة قوية جداً، وأكبر من القمم الأخرى المجاورة ، مما يعني أن جزئ C60 يمكن أن يتكوَّن وأن يظل باقيا في ذلك الوسط ذي الطاقة العالية لمقياس طيفالكتلة ، حيث تتكسر العديد من الجزيئات الأخرى (تنشظي) بطرق مميزة لكل منها ، ممايسمح بالتعرف عليها . وتعني تلك السحابة شيئا واحداً فقط ، وهو أن تجمُّع 60 ذرةكربون كان تجمُّعاً ثابتاً بدرجة غير عادية .
الباحثين واجهواموقفا محيراً : فقد أعطت قياسات طيف الكتلة دليلا واضحاً على وجود C60 ، ولكنالكميات المكتشفة كانت قليلة إلى درجة لا تسمح بإجراء تحليل لاكتشاف البنيةالتركيبية . وبعد عدة أيام من المناقشات المشتركة والتفكير العميق تم التوصل إلىفرضية جميلة ولكنها محفوفة بالمخاطر : إن ذرات الكربون في الجزيء C60 ترتب نفسهالكي تشبه كرة القدم ونظراً لتماثلها التركيبي ، الذي يظهر دائما في الأشكال الفنيةلـ بكمنستر فولر ، قام العلماء بتسمية الجزيء باسمه ، والاسم الكيميائي المضبوطلهذا الجزيء صعب جداً* ! وعادة ما يتم اختصار بكمنستر فوليرين إلى الفوليرين أوالبكي بول . وقام الفريق بنشر اكتشافه في الجريدة العلمية ذائعة الصيت "Nature" . وكانت البنية المتماثلة للجزيء هي مجرد فرضية وكان من المهم الوصول إلى إثبات مباشرللتوزيع الهندسي للجزيء لإثبات أن هذا الأمر ليس محل شك .
وفي العقودالتالية ، قام بعض العلماء بتصنيع أقفاص كيميائية شديدة التماثل (تنتهي بذراتهيدروجين) ، وكان أكبرها هو الدوديكاهيدران H20 C20 ، وكان هناك العديد من خطواتالتفاعل التي يتم عبرها تحضير تلك الجزيئات (كل منها يؤدي إلى إنقاص الكمية التييتم الحصول عليها في النهاية) بحيث لم يحاول أحد تحضير جزيئات أكبر . وكان مجردتصور إمكانية التحضير الذاتي لجزيء أكبر من الدوديكا هيدران بثلاثة مرات بتسخينالجرافيت هو ضرب من الخيال ، إلا أنهكان سهلاً للغاية !
ولكنه كان حقيقيافي الواقع ، وكانت هناك كميات كبيرة من C60 على وشك أن يتم تصنيعها !
يقول علماء كيمياء في ايلينوي (الولايات المتحدة) ان أنزيما يعمل على تكسير الكحولفي الكبد يمكن استعماله لتدوير الكربون بدلا من ضخه في الجو. وقد ابتكر هؤلاءالعلماء طريقة فعالة لتحويل ثاني أكسيد الكربون وهو اعظم غازات ظاهرة الانحباسالحراري الى ميثانول باستعمال هذا الأنزيم.
هذه الطريقة التي ابتكرها باكولديف وروبين اوبرت في جامعة جنوب ايلينوي في كاربونديل تعمل على عكس اتجاه كيمياءالاحتراق. وهي تنطوي على وعد بان تكون طريقة عالية الفعالية في انتاج الميثانول وهووقود نظيف يمكن استعماله لتشغيل السيارات. وفوق ذلك، إذا كانت الطاقة المطلوبةلتشغيل هذه العملية آتية من مصادر لا تولد ثاني أكسيد الكربون، فهذا الوقود يمكنإنتاجه واستعماله من دون إضافة المزيد الى غازات الانحباس الحراري.
لانتاجالميثانول يوضع الأنزيم الكبدي وانزيمان بكتيريان آخران في مادة أشبه بالإسفنجيةتوضع بدورها في الماء. وعندما يمر ثاني أكسيد الكربون بالماء يحوله أحد الانزيمينالبكتيريين وهو Formate dehydrogenase على تحويل حامض النورميك الى فورمالدهايد. وفي النهاية يستكمل ديهايدروجيناز الكحول الذي يساعد الكبد في نزع سموم الكحول هذاالتفاعل بتحويل الفورمالدهايد الى ميثانول.
ولما كانت كل من هذه التفاعلاتقابلة للانقلاب سعى فريق ايلينوي من اجل توجيهها في الاتجاه الصحيح الى إضافة عنصررابع يطلق الكترونات تدعى النيكوتيناميد أدينين دينيوكليوتايد.
وكانتالمادة الاسفنجية الزجاجية هي مفتاح نجاح هذه العملية. فهي تحتوي ملايين المسامالمجهرية التي تعمل بصفتها مفاعلات دقيقة. وبخلط الانزيمات بالسائل الهلامي استطاعديف واوبرت بنجاح ان يحتبساها في هذه البنية.
وقال ديف: «عندما تتصلب تنحبسالانزيمات فلا تعود تستطيع الدخول أو الخروج لكن المواد المفاعلة الصغيرة تستطيع. وهكذا يمكن ان يدخل ثاني اكسيد الكربون والنيكوتيناميد وان يخرج الميثانول.
وحتى تكون العملية ممكنة عمليا، ينبغي تدوير النيكوتيناميد حتى يستعيدالالكترونات التي يضخها في الانزيمات. وقال ديف واوبرت ان هذا الامر ممكن اذا كانتالمادة الهلامية موصلة للكهرباء. ويقول اول كيرك من شركة «نوفر نورديسك» الدانماركية تصنع الانزيمات ان ذلك معقول. فالنيكوتيناميد باهظ الثمن، لكن تدويرهيتغلب على مشكلة الكلفة.
واذا استطاع ديف واوبريت حل جميع مشكلات هذاالاختراع يمكن عندئذ تدوير ثاني اكسيد الكربون الصادر عن محطات الطاقة. لكن ذلكيبقى بلا فائدة اذا كان ثاني اكسيد الكربون الناتج عن الطاقة المولدة لتدويرالنيكوتيناميد عاليا.
توقيع :Galal Hasanin
Mr. Galal Hasanin
Expert Teacher of English Language
El-Malek El-Kamel High School
Mansoura Secondary High School
معدن لامع فضي أبيض اللون ، وتتراوح صلادته بين (4) إلى (5) بمقياس موس، وهو معدن ناعم الملمس قابل للسحب والطرق. ويتمغنط بسهولة في درجات الحرارة العادية، بينما تصعب عملية المغنطة عندما يسخن الحديد، وعند درجة حرارة (790) درجة مئوية، تختفي خاصية المغنطة. والحديد من العناصر المعدنية الانتقالية التي تقع في المجموعة (8) من الجدول الدوري، ورقمه الذري (26)، ووزنه الذري (55.847)، ويبلغ وزنه النوعي (7.86). وينصهر الحديد عند درجة حرارة (1535)ْ مئوية، ويغلي عند درجة حرارة (2750)ْ مئوية. خصائص الحديد يوجد الحديد حرا -أي غير متحد بعناصر أخرى ما خلا بعض الشوائب- في الطبيعة إلا أن نسبته ضئيلة جدا ولكن مركباته واسعة الانتشار في التربة والصخور بنسب متفاوتة، وأهم خاماته التي تصلح للتعدين والحصول على الحديد هي أكسيد الحديد المغناطيسي ويطلق عليه أحيانا اسم أكسيد الحديد الأسود. ومن خاماته الرئيسية الأخرى حجر الدم وهو أكسيد الحديديك، والليمونيت وهو أوكسيد الحديديك المائي الذي يحتوي على ماء التبلور، والسدريت وهو كربونات الحديدوز وتحتوي أغلب خامات الحديد على شوائب من مركبات وعناصر غيره، كالرمل أو ثاني أكسيد السليكلون، والفوسفور، والمنجنيز. ومن الناحية الكيميائية، فإن الحديد معدن نشط، وهو يتحد مع الهالوجين والكبريت والفوسفور والكربون والسليكون، كما أنه يزيح الهيدروجين من كل الأحماض المخففة. ويحترق الحديد في الأكسجين مكونا أكسيد فيروسوفريك. وعندما يتعرض الحديد للهواء الرطب، فإنه يصدأ ويكون أكسيدا حديديا رقيقا يتراوح لونه بين البني والأحمر (الصدأ). ويعتبر تكون الصدأ ظاهرة كهربائية كيميائية حيث تتحد الشوائب الموجودة في الحديد اتحادا كهربيا مع معدن الحديد. ومما يزيد من سرعة التفاعل الماء والمواد المذابة المتحللة كهربائيا مثل الملح. وأثناء هذه العملية، يتحلل معدن الحديد ويتفاعل مع الأكسجين في الهواء مكونا الصدأ. ويستمر التفاعل أسرع في المواضع التي يتراكم فيها الصدأ ويصبح سطح المعدن كما لو كان به حفر. وعندما يغمس الحديد في حمض النتريك المركز، فإنه يكون طبقة من الأكسيد تجع له سالبا بمعنى أنه لا يتفاعل كيميائيا مع الأحماض أو المواد الأخرى. ويتم التخلص من طبقة الأكسيد الواقية من خلال الطرق والضرب على المعدن الذي يصبح نشطا مرة أخرى. والخامات التي تصلح للتعدين تحتوي عادة على نسبة لا تقل عن (50%) من الحديد، وقد تصل نسبة الحديد في بعض خاماته إلى (65%) كما هو الحال في خاماته الموجودة في القارة الإفريقية.
تاريخ معدن الحديد عرف الإنسان الحديد منذ فجر التاريخ كمادة صلبة تهبط من السماء وهو الحديد النيزكي . وكان ينظر إليه بشيء من الخوف والتقديس ويسميه معدن السماء أو معدن الآلهة. ثم عرف الحديد الناتج عن البراكين، حيث تصهر نيران البراكين بعض معادن الحديد التي يتصادف وجودها في موقع الحرائق. وكان الحديد الناتج من هذه الحرائق يحتوي على قدر كبير من الشوائب أهمها الفحم ، ومن ثم لم يرض الإنسان القديم بهذا النوع من الحديد فبدأ في تحسين صفاته بالمعالجة بالنار لتخليصه مما علق به من شوائب. وكان المصريون القدماء هم أول من استخدموا الحديد النيزكي، حيث عثر على أدوات مصنعة من هذا الحديد ترجع إلى حوالي عام 3500 قبل الميلاد. ولم يتم استخلاص الحديد من خاماته بالصهر إلا حوالي عام 1200 قبل الميلاد، وبدأت منذ ذلك الوقت صناعة الحديد. وقد عثر في منطقة بحر إيجة على سيف حديدي يرجع تاريخه إلى حوالي عام 1350 قبل الميلاد. وكان الحديد لأجيال طويلة نادرا لدرجة أنه كان يعتبر أغلى من الذهب ، وكانت مهنة الحدادة من أشرف المهن في العصور القديمة والوسطى، فقد كانت مهنة نبي الله داود عليه السلام. ولقد ظل الحديد لفترة طويلة يستخدم في صناعة الأسلحة ولا سيما السيوف ، ثم تطورت صناعته بعد ذلك وأدخلت الأدوات الزخرفية. وفي القرن الرابع الهجري / العاشر الميلادي كتب الكيميائيون المسلمون رسائل في أنواع الحديد واستخداماتها، فيذكر البيروني في كتابه الجماهر أن الحديد على نوعين أحدهما لين يسمى بالنرماهن، ويقصد به الحديد المطاوع، ويلقب بالأنوثة لليونته. والنوع الثاني يدعى الشابرقان ويقصد به الحديد الصلب، ويلقب بالذكورة لشدته. ثم يستطرد البيروني في وصف النوعين فيقول إن الشابرقان يقبل السقي مع تأ بيه السقي لقليل انثناء، ويذكر للنرماهن صنفا آخر منقى بالإسالة حيث يصهر هذا النوع ويتحول إلى سائل لتخليصه من الحجارة ويسمى دوصا، وهو الحديد المطاوع النقي نسبيا، وهو صلب أبيض يضرب إلى اللون الفضي. ومن الشابرقان تصنع سيوف الروم والروس والصقالبة وربما سمي بالقلع بنصب اللام وبجزمها فيقال على حد قول البيروني: تسمع للقلع طنينا ولغيره بححا ، وقد سميت بعض السيوف بالقلعية وظنها قوم منسوبة إلى موضع أو بلد كالسيوف الهندية واليمانية. ويتحدث البيروني عن الحديد الذي يحتوي على بعض الشوائب، إضافة إلى صدئه فيقول وفي الحديد بعد الدوص توبال وهي قشوره التي ترتمي منه بالطرق، وخبثه وصدأه المسمى لحمرته زعفرانا منسوبا إليه. ويذكر البيروني شيئا قليلا عن سبائك الحديد ولا سيما سبيكته مع الزرنيخ التي لم يجربها بنفسه فيقول ويزعم الكيمياويون أنهم يلينون الحديد بالزرنيخ حتى ينذاب (ويقصد بالذوبان هنا الانصهار) في سرعة ذوبان الرصاص وأنه إذا صار كذلك صلب الرصاص وذهب بصريره، إلا أنه ينقص من بياضه فهذه أحوال الحديد المفردة. ويتحدث البيروني عن الفولاذ حيث يعتبره مركبا من النرماهن ومن مائه الذي يسبقه إلى السيلان عند التخليص، ويقول إن بلد هراة مخصوص به وتسمـى بيضات من جهة الشكل وأنها طويلة مستديرة الأسافل على هيئة بواتقها ، ومنها تطبع السيوف الهندية وغيرها. ويقسم أبو الريحان الفولاذ في تركيبه إلى قسمين إما أن يذاب ما في البوتقة من النرماهن ومائه ذوبان سواء يتحدان به، فلا يستبين أحدهما من الآخر، ويصلح هذا النوع للمبارد وأمثالها، ومنه يسبق إلى الوهم أن الشابرقان من هذا النوع وبصنعة طبيعية تقبل لها السقي. وإما أن يخلف ذوب ما في البوطقة فلا يكمل الامتزاج بينهما، بل يتجاوز أجزاءهما فيرى كل جزء من لونيهما على حدة عيانا، ويسمى فرندا، ويتنافسون في النصول التي جمعته والخضرة ويديمون صفتها. ولقد أشار البيروني إلى طريقة السقي في الفولاذ مشيرا إلى أن جميع أنواع الحديد التي نشاهدها، ونستعملها تحتوي على الشوائب بنسب متفاوتة، وفقا للآلة أو الجهاز المصنوع منه. وحديثا يعد التعدين الحديث للحديد من خاماته وتحويل غالبيته إلى فولاذ الدعامة الأساسية في صرح المدنية الحاضرة. ولا يحضر الحديد النقي إلا بكميات ضئيلة جدا، ولأغراض علمية صرفة، تستهدف دراسة خواص الحديد النقي، الطبيعية منها والكيمياوية، ويحضر الحديد النقي بواسطة التحليل الكهربائي لكلوريده، أو لكبريتاته إضافة إلى اختزال أكاسيده، اختزالا تاما بواسطة غاز الهيدروجين والحرارة. كما يستعمل قليل من حديد الصلب لأغراض صناعية معينة، ويكون هذا النوع من الحديد هشا إلى حد ما، ولا يقبل الطرق بل ينكسر عند طرقه. وبغية تنقية الحديد من الشوائب، فقد اخترع الفرن النفاخ، حيث يكون هذا الفرن كبير الحجم، يبلغ ارتفاعه نحوا من ثلاثة وثلاثين قدما وقطره حوالي ثمانية أمتار، ويبطن من الداخل بآجر ناري ذي مزايا خاصة. ويحضر الحديد التجاري، أي غير النقي، بطرائق معقدة من التعدين، والطريقة التي استخدمت منذ قرون أساسها اختزال أكاسيد الحديد، وكربوناته، التي تتجزأ بالتسخين إلى أكسيده، بواسطة الفحم ولاسيما فحم الكوك وأول أكسيد الكربون، حيث يتحد الفحم بأوكسجين الهواء فيحترق بأوكسجينه مكونا أول أكسيد الكربون، وهو عامل مختزل قوي، يقوم باختزال أكاسيد الحديد محررا غاز ثاني أكسيد الكربون ومصهر الحديد غير النقي. ويحتوي الفولاذ الصلب على 1.5% من الكربون. وتعتمد طريقة صنعه على تنقية حديد الصلب من أغلب شوائبه، وتسخينه ثانية، وإضافة بعض المواد الأولية يحتوي الفولاذ المطاوع على بضعة أعشار بالمائة من الكربون. والفولاذ يقبل الطرق أكثر من حديد الصلب. ولا ينكسر بسهولة عند طرقه. وقد يسقي بعض الفولاذ، وذلك بتسخينه ثم تبريده تبريدا فجائيا، وبإعادة عملية السقي بدرجات حرارية معينة، وتبريد فجائي في درجة حرارية معينة أيضا بضع مرات يمكن الحصول على فولاذ جيد، ومرغوب فيه، من حيث الصلادة والمتانة.
استخدامات الحديد كانت كمية الحديد الصلب المنتجة حتى منتصف القرن الثامن عشر الميلادي في أنحاء العالم ضئيلة جدا. وفي أواخر القرن الثامن عشر استخدم حديد الزهر في الإنشاءات على نطاق محدود حيث أن معظم المباني كانت صغيرة الحجم نسبيا وتبنى باستخدام الحجارة أو الطوب أو الخشب. ومنذ أوائل القرن التاسع عشر الميلادي دخل الحديد في استخدامات صناعية كثيرة. ولعل من أهمها تصنيع قضبان السكك الحديدية وعجلات عربات السكك الحديدية. وانتهى في العقد الأخير من القرن التاسع عشر عندما أصب ح الصلب المادة الرئيسية المستخدمة في المباني الكبيرة. كما أصبح للحديد استخدامات أخرى هامة مثل المسامير والمواسير والمعدات الحربية والأدوات المعدنية والأجزاء الصغيرة من الآلات وفي الصفائح المكسوة بالقصدير والتي كانت تستخدم كآنية للطعام. ولما تم التوصل إلى الصلب، أصبح الحديد المصنع المادة الخام الرئيسية في صناعة الصلب بل وأصبح من أهم تطبيقاته العملية اليوم. وقد يتم استخدام حديد أفران الاحتراق الذي لم يتم تحويله إلى صلب في المسابك لإنتاج العناصر المصبوبة مثل مواسير المياه ومواسير الصرف ومكونات المعدات الثقيلة والعديد من القطع الصغيرة التي تستخدم في صناعات السكك الحديدية والسيارات
توقيع :Galal Hasanin
Mr. Galal Hasanin
Expert Teacher of English Language
El-Malek El-Kamel High School
Mansoura Secondary High School
الفلور الفلور هو عنصر كيميائي من عائلة الهالوجينات.. رمزه الكيميائي هو F وعدده الذري 9..
والفلور يظهر بالحالة الغازية في درجة حرارة الغرفة.. لونه اصفر فاتح وله رائحة حادة.. يعتبر اكثر العناصر الكتروسالبية.. لذا فهو اكثرهافعالية ويتفاعل بسهولة مع المواد الاخرى.. وهو احد العناصر القليلة التي تتفاعل مععناصر العائلة الخاملة.. واحد 3 عناصر (بجانب الاكسجين والنيتروجين) التي يمكنهاعمل اربطة هيدروجينية.. في الهواء الطلق يتفاعل الفلور مع الماء مكونا حامضالفلوريك الخطر.. وفي المحاليل ينتج ايون الفلو أو ايونات اخرى..
للفلوراستخدامات عديدة منها انه احد مكونات التيفلون والفريون CCl3F يمكن النقش علىالزجاج باستخدام حامض الفلوريك.. كما ان له استخدامات عديدة في مجال اشباهالم وصلات.. ومركبات الفلوروكلوروهيدروكربونات تستخدم للتبريد في المكيفاتوالثلاجات.. مع ان تلك المواد ضارة بالبيئة وبالذات فإنها تصيب طبقة الاوزونبأضرار..
وللفلور اهمية كبيرة حيث يضاف الى معجون الاسنان واذا لزم الامرفهو يضاف ايضا مباشرة الى مياه الشرب..
كما حاول علماء الفضاء الامريكييناستخد ا م الفلور في الستينات من القرن الماضي كمادة دافعة للصواريخ الا ان محاولاتهمباءت بالفشل بسبب عدم تحكمهم به..
نجح العلماء في فصل الفلور عام 1886 بعدحوالي 74 عاما من المحاولات الفاشلة وقد حاز العالم مويسان على جائزة نوبل فيالكيمياء عام 1906 نظرا لنجاحه في فصل الفلور.. بطاقة العنصر:
طاقة التأين الاولى: 1681.0 كيلو جول/ مول بطاقة درجة حرارة الغليان: -188.12° (سلزيوس)
الالكتروسالبية: 3.98
طاقة التأين الاولى: 1681.0 كيلو جول/ مولالفلور الفلور والأسنانميناء السن نسيجقاس يتكون من مجموعة من العصيات المعدنية، مصطفة بشكل طولي شديدة التقارب من بعضها. لكن كيف تتخرب هذه العصيات؟عندما تتناول الطعام فإن الجراثيم تستخدمه لتوليدالحمض الذي يتشكل على السن وتتغلغل الى هذه العصيات وقد يؤدي الى تحللها مما يؤديالى تشكل مناطق ضعيفة في سطح السن تؤدي فيما بعد الى تشكل حفر التسوس ضمن سطح السن.
مادة الفلور:
توجد مادة الفلور بشكل طبيعي في الماء والشايوالأسماك والخضار لكن بنسب متفاوته. عندما يدخل الفلور جسم الإنسان تمتصه الأمعاءومن ثم يترسب في العظام والأسنان وتعد مادة الفلور فعالة في مقاومة تسوس الأسنانإذا أخذت بمقادير مناسبة وبالمقابل فلها مضاعفات على الأسنان إذا أخذت بنسبعالية.
( أثبتت الدراسات أن الفلور الموجود في مياه الشرب بنسبة 0.7 الى 1جزء بالمليون يقلل من الإصابة بتسوس الأسنان بمعدل 50% - 60% عند الأطفال. )
ماهي آلية عمل الفلور في مقاومة التسوس؟
1- يندمج الفلور فيتركيب الطبقة الخارجية للسن (الميناء) مما يزيد في صلابتها وبالتالي مقاومتهاللتسوس.
2- يساعد على إعادة تكوين العناصر المعدنية للسن، وبالتالي توقفالتسوس إذا كان في مراحله الأولى.
لذلك فلمادة الفلور أهمية بالغة فيمقاومة التسوس عند الأطفال خلال مرحلة تشكل ونمو الأسنان اللبنية والدائمة.
3- يحتوي على مواد مضادة لنمو الجراثيم التي تساعد على حدوث التسوس.
( لمادة الفلور أهمية بالغة في مقاومة التسوس عند الأطفال خلال مرحلة تشكلونمو الأسنان اللبنية والدائمة. )
كيف يمكن تأمين الفلور ؟
1- فلورة مياه الشرب، حيث تقوم بعض الدول بإضافة الفلور الى مياه الشرب بنسب محدودة،مما يساعد بمشيئة الله على خفض الإصابة بالتسوس بنسبة 50% - 60% .
توقيع :Galal Hasanin
Mr. Galal Hasanin
Expert Teacher of English Language
El-Malek El-Kamel High School
Mansoura Secondary High School
الفضة من المعادن الكريمة أبيض اللون، وهو معدن ثمين معروف منذ القدم حيث عرفه قدماء المصريين والعرب والصينيون واستخدموه في صناعة الحلي وفي الطب والوقاية من الأمراض. تستخدم في النقود والحلي تماماً كالذهب إلا أنها أقل قيمة. // عنصر الفضة
هو عنصر يرمز له بالأحرف Ag إختصاراً لكلمة brothel أرجنتم أو Argentum باللاتيني، و ذلك نسبة إلى الأرجنتين حيث وُجدت الفضة بكثرة. وتعتبر من العناصر الثمينة نسبيا. وجودها في الطبيعة على عدة أشكال منها فلز نقي في النرويجوكندا - والبيرو على شكل معدن الارجنيت Ag2S-- وعلى شكل كلوريد الفضة كما في المكسيك وكندا ويوجد عادة مختلط مع بعض الفلزات الآخرى مثل الذهبوالنحاسوالرصاص. ومن اهم هاد العنصر يتعامل في كل انواع الجنس
الإستخدامات
الإستخدام قديما
نظرا لقدرة الفضة الفائقة على قتل البكتريا والكائنات الدقيقة و الطحالب استخدمها العرب في تنقية الماء، حيث كانت الماء توضع في القرب المصنوعة من جلد الشاةويملأ مايقرب من ثلاثة أرباعها بالماء والباقي هواء ويوضع في الماء قطع معدنية من عملات الفضة وفي أثناء الرحلاات طويلت المسافات تهتز القربةفتحتك القطع ببعضها البعض مما ينتج عنه ذوبان جزء بسيط من الفضة في الماء في صورة مسحوق فائق النعومة يؤدي إلى قتل البكتريا وتطهير الماء.
استخدام الفضة في صناعة الحلي
استخدامات حديثة
تنقية المياه
يمكن استخدام الفضة حديثا في تنقية المياة بدلا من استخدام الكلور الغير آمن صحيا، حيث أثبتت الدراسات أن الجرعة المستخدمة من الفضة في تنقية الماء أقل من واحد في البليون أي ما يعادل واحد ملليجرام في المتر المكعب من الماء، وهذا يعني أن تكلفة التنقية تصل إلى حوالي نصف قرش بالعملة المصرية، بينما الكلور يكلف ثلاثة قروش، إلى جانب المخاطر على العاملين والسكان المحيطون من غاز الكلور، كما أن الدراسات الحديثة أثبتت أن الكلور مسبب للسرطان ويسبب إجهاض الحوامل، حيث يمنع إلتصاق الجنين بجدار الرحم. ومن هذا المنطلق يمكن استخدام الفضة في تعقيم الأنواع الأخرى من المياه، كالمياه المستخدمة في محطات توليد الكهرباء، ومياه الصرف الصحي، وأبراج التبريد الصناعية ومياه حمامات السباحة.
في الطب
للفضة تطبيقات طبية مثل صناعة المراهم، وحالياً يتم استخدام الفضة في علاج مرضى الأقدام السكرية، حيث يتم ضبط نسبة السكر في الجسم واستخدام حمامات الماء المضاف إليه ماء الأكسجين والمطعم بأيون الفضة حيث يقوم بقتل الكائنات الدقيقة الملوثة للقروح في القدم ثم تترك طبقة خفيفة من الفضة تقوم بمنع نمو أي كائنات أخرى.
في الأمراض النفسية
بينت الدراسات الحديثة أن للفضة تأثير غير معلوم الميكانيكية على الحالة النفسية للأنسان، ولهذا تستخدم في أدوية العلاج النفسية في معظم أدوية الولايات المتحدة الأمريكية، كما تساهم في الوقاية من الأمراض الخطيرة، لذا انتشر في أمريكا الآن مايسمى بمعلق الفضة وهو محلول ذائب به كميات كثيرة من الفضة في صورة مسحوق فائق النعومة بنسبة تصل إلى حوالي 500 ملليجرام في اللتر من الفضة، والذي يتم تناوله عن طريق الفم بمعدل ملعقة شاي يوميا.
استخدامات أخرى
وتستخدم مركبات (Highgyen Selver) في مقاومة الفيروسات والأمراض في مزارع الدواجن والماشية، وأيضا في مجازر الدواجن واللحوم و في مصانع الأغذية المعبئة وفي المستشفيات ومصانع المياه المعبئة. وتستخدم الفضة في إنتاج أنواع عديدة من النسيج المضاد للبكتيرياوالفيروسات، على سبيل المثال الأحذية الرائحة الكريهة التي تنتج منها بسبب أنها مكتومة لا تهوية لها فتسبب البكتيريا تلك الرائحة الناتجة عن العرق ولهذا يمكن إدخال بعض أيونات الفضة في النسيج المصنوع منه الجورب بصفة دائمة أو في المداس نفسه.
طرق التعقيم بالفضة
يتم التعقيم بطريقتين:
اضافة الفضة كمركب كيميائي.
التفضيض الكهربي وفيه يتم إدخال أيون الفضة إلى الماء كهربيا عن طريق ذوبان مصعد فضة في محلول. وهناك مركبات أخرى كيميائية للفضة تستخدم في التعقيم منها(Highgyen Selver).
توقيع :Galal Hasanin
Mr. Galal Hasanin
Expert Teacher of English Language
El-Malek El-Kamel High School
Mansoura Secondary High School
موسوعة العناصر الكيميائية
