خصائص وتصبيقات الجرافين والمستقبل الواعد applications of graphene
احتلت مادة السليكون عقود طويلة من الزمن هى المادة الاساسية اللازمة لصناعة اشباه الموصلات والمعالجات والخلايا الالكترونية ولكن الان احتلت مكانها مادة الجرافين المرتبة الأولى عالميا فى صناعة اشباة الموصلات والخلايا والمعالجات الالكترونية لقدرتها وخصائصها الفيزيائية ومواصفاتها الفريدة والجديدة فى المجال الالكترونى.خصائص الجرافين : حيث اعتبر العلماء ان الجرافين هو المادة الاولى فى القرن الواحد والعشرون فى صناعة المعالجات والخلايا الالكترونية حيث يفوق السليكون والمواد الاخرى بقدرتها على التوصيل الكهربى دون مقاومة عالية كما يتمتع بخصائص النفاذية العالية للحرارة والضوء عبر خلايها كما ان الجرافين مادة شفافة بالغة الرقة وتمتاز بمرونة عالية وقوة فائقة وهو ما اعتبره العلماء والباحثين المفتاح الاساسى لصناعة المعالجات والخلايا الالكترونية فى المستقبلتطبيقات واستخدامات الجرافين :- الطاقة المتجددة و تصنيع الخلايا الشمسية الدقيقة التي تحول اشعة الشمس والطاقة الحرارية إلي تيار كهربائي - الاتصالات وصناعة الهواتف النقالة المستقبلية وأجهزة التسجيل للصوت والموسيقى والمعالجات- الخلايا الكهربية والمفاتيح الكهربائية الدقيقة جداً وشاشات اللمس - صناعة المركبات وصناعة الطائرات والسيارات والأقمار الصناعية- كما يستخدم حديثا فى سد الفرغات فى المواد النانونية وتكنولوجيا النانو- صنع مجسات الغاز والالكترونيات ذات المرونة العاليةتطبيقات الجرافين الواعدة :حيث تقوم بعض الدراسات إلى إمكانية استخدام الجرافين في تطوير بعض المواد البلاستيكية من خلال إضافته إلىيها بنسبة معينة مما يزيد من قوتها وصلابتها وقدرتها التوصيلية ويرفع من قدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية مما يفسح الطريق الى مجالات واسعة استخدام هذا النوع من المواد النانوية المطورة في العديد من التطبيقات المثيرة.وسوف يستخدم بقوة فى صناعة البطاريات الكهربية لزيادة كفائتها وسعتها التخزينيةوتطبيقات الجرافين ستمتد إلى تقنيات أخرى كالاتصالات والتصوير والكشف الموجي والكشف عن الأسلحة، والبيولوجيا للكشف عن متتاليات الحمض النووي وذلك لأن جميع هذه التطبيقات تتطلب سرعة فائقة في المعالجات.
احتلت مادة السليكون عقود طويلة من الزمن هى المادة الاساسية اللازمة لصناعة اشباه الموصلات والمعالجات والخلايا الالكترونية ولكن الان احتلت مكانها مادة الجرافين المرتبة الأولى عالميا فى صناعة اشباة الموصلات والخلايا والمعالجات الالكترونية لقدرتها وخصائصها الفيزيائية ومواصفاتها الفريدة والجديدة فى المجال الالكترونى.خصائص الجرافين : حيث اعتبر العلماء ان الجرافين هو المادة الاولى فى القرن الواحد والعشرون فى صناعة المعالجات والخلايا الالكترونية حيث يفوق السليكون والمواد الاخرى بقدرتها على التوصيل الكهربى دون مقاومة عالية كما يتمتع بخصائص النفاذية العالية للحرارة والضوء عبر خلايها كما ان الجرافين مادة شفافة بالغة الرقة وتمتاز بمرونة عالية وقوة فائقة وهو ما اعتبره العلماء والباحثين المفتاح الاساسى لصناعة المعالجات والخلايا الالكترونية فى المستقبلتطبيقات واستخدامات الجرافين :- الطاقة المتجددة و تصنيع الخلايا الشمسية الدقيقة التي تحول اشعة الشمس والطاقة الحرارية إلي تيار كهربائي - الاتصالات وصناعة الهواتف النقالة المستقبلية وأجهزة التسجيل للصوت والموسيقى والمعالجات- الخلايا الكهربية والمفاتيح الكهربائية الدقيقة جداً وشاشات اللمس - صناعة المركبات وصناعة الطائرات والسيارات والأقمار الصناعية- كما يستخدم حديثا فى سد الفرغات فى المواد النانونية وتكنولوجيا النانو- صنع مجسات الغاز والالكترونيات ذات المرونة العاليةتطبيقات الجرافين الواعدة :حيث تقوم بعض الدراسات إلى إمكانية استخدام الجرافين في تطوير بعض المواد البلاستيكية من خلال إضافته إلىيها بنسبة معينة مما يزيد من قوتها وصلابتها وقدرتها التوصيلية ويرفع من قدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية مما يفسح الطريق الى مجالات واسعة استخدام هذا النوع من المواد النانوية المطورة في العديد من التطبيقات المثيرة.وسوف يستخدم بقوة فى صناعة البطاريات الكهربية لزيادة كفائتها وسعتها التخزينيةوتطبيقات الجرافين ستمتد إلى تقنيات أخرى كالاتصالات والتصوير والكشف الموجي والكشف عن الأسلحة، والبيولوجيا للكشف عن متتاليات الحمض النووي وذلك لأن جميع هذه التطبيقات تتطلب سرعة فائقة في المعالجات.
اللَّهُمَّ أَقْسِمْ لَنَا مِنْ خَشْيَتِكَ مَا تَحُولُ بِهِ بَيْنَنَا وَبَيْنَ مَعْصِيَتِكَ وَمِنْ طَاعَتِكَ مَا تُبَلِّغُنَا بِهِ جَنَّتَكَ وَمِنْ الْيَقِينِ مَا تُهَوِّنُ بِهِ عَلَيْنَا مَصَائِبُ الدُّنْيَا وَمَتِّعْنَا اللَّهُمَّ بِاسْمَاعِنَا وَأَبْصَارِنَا وَقُوَّاتِنَا مَا أَبْقَيْتَنَا وَاجْعَلْهُ الْوَارِثَ مِنَّا وَاجْعَلْ ثَأْرَنَا عَلَى مَنْ ظَلَمَنَا . . وَانْصُرْنَا عَلَى مَنْ عَادَانَا وَلَا تَجْعَلْ مُصِيبَتَنَا فِي دِينِنَاوَلَا تَجْعَلْ الدُّنْيَا أَكْبَرَ هَمِّنَا وَلَا مَبْلَغَ عِلْمِنَا وَلَا الَى النَّارِ مَصِيرَنَا وَاجْعَلِ الْجَنَّةَ هِيَ دَارَنَا وَلَا تُسَلِّطْ عَلَيْنَا بِذُنُوبِنَا مَنْ لَايَخَافُكَ فِينَا وَلَا يَرْحَمُنَا اللَّهُمَّ احْفَظْ السُّودَانَ وَأَهْلَهُ . اللَّهُمَّ انْصُرْ قُوَّاتِنَا الْمُسَلَّحَةَ وَسَدِّدْ رَمْيَتَهُمْ وَصَلِّ اللَّهُمَّ وَسَلِّمْ وَبَارِكْ عَلَيَّ سَيِّدِنَا مُحَمَّدٍ وَعَلِيِّ الّهِ وَصَحْبِهِ وَسَلِّمْ تَسْلِيمًا كَثِيرًا . .
خطة لاستبدال الوقود الأحفوري بالاندماج النوويّ بحلول عام [2030] !
يعتمد الاندماج النوويّ على التكنولوجيا، التي من شأنها أن تكرر التفاعلات الطبيعية التي تحدث على شمسنا، [ ذرتان خفيفتان من الهيدروجين تنصهران معا تحت درجات حرارة عالية لإنتاج عنصر آخر هو الهيليوم] ،وتنتج عن هذه العملية كميات هائلة من الطاقة النظيفة من مصدر وقود لا حدود له تقريبا، بالإضافة إلى صفر من انبعاثات الكربون .
على الرغم من أنَّ الاندماج لم يتم تنفيذه بعد على نطاق واسع لجعله صالحا للاستعمال؛ فيأمل العلماء الكنديون إلى تغيير ذلك من خلال خطط لتسخير وتطوير تكنولوجيا الاندماج النوويّ حتى يتمكنوا من تقديم نموذج لمصنع الانصهار النووي بحلول عام [ 2030]. فإنّ ما يحتاجونه الأن ، هو أن تستثمر الحكومة ضمن رؤيتهم تلك .
أفاد تقرير من جامعة ألبرتا، وجامعة ساسكاتشوان، والعديد من الشركات، :« أن المجموعة تحتاج حولي[96] مليون دولار أمريكي ؛ لجعل الاندماج النووي واقعيا. إنَّ الهدف من هذا الاستثمار البسيط نسبيا أنه سيسمح لنا بتأسيس مصانع يمكن أن تحل محل النفط والغاز » .
قال مايكل ديلاج، رئيس قسم التكنولوجيا و الاندماج العام لقناة ( CBC News). : «إننا بحاجة إلى إن نرى الاستثمار في المجالات البحثية، والأكاديمية لتأكد من إعداد خريجين بالمهارات اللازمة الذين يمكن أن يسهموا في هذا المجال» . ليس الغرض من التمويل الذهاب مباشرة نحو الانصهار بشكل عام. بل يجب أن نضع خططا لتوزيع الاستثمارات بين المجموعات البحثية والجامعات، والمنظمات التي لديها نفس الهدف .
ويؤكد التقرير أنه بمجرد تجهيز« المصنع النموذج » ، ستلعب شركات القطاع الخاص دورا كبيرا في تسويق هذه التكنولوجيا.
ويقول ديلاج : « إن التكنولوجيا التي نستخدمها و النهج الذي نسلكه لديه مزايا التكلفة اللازمة للقيام بذلك» . فبمجرد بناء واحد من هذه المفاعلات ستصبح مربحة تجاريا، ونعتقد أنها تستطيع أن تكون قادرة على المنافسة في الأسواق الأخرى .
يبدو هذا جيدا جدا بالنسبة لمصدر طاقة يمكن استخلاصها من أكثر العناصر وفرة على الأرض، بتكلفة منخفضة جدا، ولا يضر بالبيئة.ولكن، في عصر أصبح فيه اعتمادنا على الوقود الأحفوري بدأت تلقي ظلالها على هذا الكوكب، فقد حان الوقت أن نبدأ في طرح أفكار جادة والاستثمار في بدائل أكثر استدامة .
ويسلط التقرير الضوء على إمكانات الاندماج النووي بأنه قد يكون الخيار الأكثر قيمة بالنسبة للطاقة المتجددة وأعلى أشكال الطاقة كثافة ، وأقل مصدر لانبعاثات الكربون بين جميع مصادر الطاقة المتاحة اليوم.
ويقول ديلاج : « إن مصادر الطاقة النظيفة متاحة في أي مكان في العالم – فيمكن استخراجها من المياه. فهي شيء يمكننا أن نبنيه في أي مكان ، هناك الكثير من العمل في هذا المجال في جميع أنحاء العالم. ونحن نعتقد _حقا _ أنه بحلول عام[ 2030 ]سنكون في طريقنا لرؤية المصانع الضخمة التي يجري بناؤها. ونحن نود أن نرى ذلك في كندا، و يمكننا أن نفعل ذلك إذا بدأنا بالاستثمار الآن» .
ويجب أن نضع جميعنا في الاعتبار ، أن الاندماج النووي ربما يكون في الواقع ما يحتاجه العالم للتحول النهائي من الوقود الأحفوري إلى الطاقة المتجددة.ولكننا سوف نحتاج إلى دعم الشركات الخاصة والمؤسسات الحكومية على حد سواء لجعل التكنولوجيا متاحة على نطاق تجاري
يعتمد الاندماج النوويّ على التكنولوجيا، التي من شأنها أن تكرر التفاعلات الطبيعية التي تحدث على شمسنا، [ ذرتان خفيفتان من الهيدروجين تنصهران معا تحت درجات حرارة عالية لإنتاج عنصر آخر هو الهيليوم] ،وتنتج عن هذه العملية كميات هائلة من الطاقة النظيفة من مصدر وقود لا حدود له تقريبا، بالإضافة إلى صفر من انبعاثات الكربون .
على الرغم من أنَّ الاندماج لم يتم تنفيذه بعد على نطاق واسع لجعله صالحا للاستعمال؛ فيأمل العلماء الكنديون إلى تغيير ذلك من خلال خطط لتسخير وتطوير تكنولوجيا الاندماج النوويّ حتى يتمكنوا من تقديم نموذج لمصنع الانصهار النووي بحلول عام [ 2030]. فإنّ ما يحتاجونه الأن ، هو أن تستثمر الحكومة ضمن رؤيتهم تلك .
أفاد تقرير من جامعة ألبرتا، وجامعة ساسكاتشوان، والعديد من الشركات، :« أن المجموعة تحتاج حولي[96] مليون دولار أمريكي ؛ لجعل الاندماج النووي واقعيا. إنَّ الهدف من هذا الاستثمار البسيط نسبيا أنه سيسمح لنا بتأسيس مصانع يمكن أن تحل محل النفط والغاز » .
قال مايكل ديلاج، رئيس قسم التكنولوجيا و الاندماج العام لقناة ( CBC News). : «إننا بحاجة إلى إن نرى الاستثمار في المجالات البحثية، والأكاديمية لتأكد من إعداد خريجين بالمهارات اللازمة الذين يمكن أن يسهموا في هذا المجال» . ليس الغرض من التمويل الذهاب مباشرة نحو الانصهار بشكل عام. بل يجب أن نضع خططا لتوزيع الاستثمارات بين المجموعات البحثية والجامعات، والمنظمات التي لديها نفس الهدف .
ويؤكد التقرير أنه بمجرد تجهيز« المصنع النموذج » ، ستلعب شركات القطاع الخاص دورا كبيرا في تسويق هذه التكنولوجيا.
ويقول ديلاج : « إن التكنولوجيا التي نستخدمها و النهج الذي نسلكه لديه مزايا التكلفة اللازمة للقيام بذلك» . فبمجرد بناء واحد من هذه المفاعلات ستصبح مربحة تجاريا، ونعتقد أنها تستطيع أن تكون قادرة على المنافسة في الأسواق الأخرى .
يبدو هذا جيدا جدا بالنسبة لمصدر طاقة يمكن استخلاصها من أكثر العناصر وفرة على الأرض، بتكلفة منخفضة جدا، ولا يضر بالبيئة.ولكن، في عصر أصبح فيه اعتمادنا على الوقود الأحفوري بدأت تلقي ظلالها على هذا الكوكب، فقد حان الوقت أن نبدأ في طرح أفكار جادة والاستثمار في بدائل أكثر استدامة .
ويسلط التقرير الضوء على إمكانات الاندماج النووي بأنه قد يكون الخيار الأكثر قيمة بالنسبة للطاقة المتجددة وأعلى أشكال الطاقة كثافة ، وأقل مصدر لانبعاثات الكربون بين جميع مصادر الطاقة المتاحة اليوم.
ويقول ديلاج : « إن مصادر الطاقة النظيفة متاحة في أي مكان في العالم – فيمكن استخراجها من المياه. فهي شيء يمكننا أن نبنيه في أي مكان ، هناك الكثير من العمل في هذا المجال في جميع أنحاء العالم. ونحن نعتقد _حقا _ أنه بحلول عام[ 2030 ]سنكون في طريقنا لرؤية المصانع الضخمة التي يجري بناؤها. ونحن نود أن نرى ذلك في كندا، و يمكننا أن نفعل ذلك إذا بدأنا بالاستثمار الآن» .
ويجب أن نضع جميعنا في الاعتبار ، أن الاندماج النووي ربما يكون في الواقع ما يحتاجه العالم للتحول النهائي من الوقود الأحفوري إلى الطاقة المتجددة.ولكننا سوف نحتاج إلى دعم الشركات الخاصة والمؤسسات الحكومية على حد سواء لجعل التكنولوجيا متاحة على نطاق تجاري
افتراضي ما هي الكيمياء التطبيقية ؟
الكيمياء التطبيقية تغطي مواضيع كثيرة لان هنالك إسهامات متعددة مباشرة و غير مباشرة كنتيجة لتطبيقات الكيمياء. لقد أسهمت التقانة (التكنولوجيا) الكيميائية في مجالات الزراعة ، الأجهزة ، السيارات ، الطائرات ، الاسمنت ، الملابس ، وسائل الاتصالات ، تشييد الأبنية ، مانعات التآكل ، مستحضرات التجميل ، المنظفات ، الصابغات، المتفجرات ، المطاط ،اللدائن (البلاستيك)، الأدوات الالكترونية ، مانعات الحرائق ، السيطرة على البيئة ، التخمر ، الأسمدة ، المواد الحافظة للأطعمة ، معالجة الاغذية ، الأحذية ، الوقود ، الأثاث ، مواد التشحيم ، المنتجات الطبية ، الطاقة النووية ، مثريات الأغذية ، التغليف ، الدهانات ، الورق ، العطور ، المبيدات ، الأدوية ، البولي مرات ،سكك الحديد ، رصف الطرق ، معالجة النفايات ، الصابون ، أدوات الرياضة ، الفولاذ ، الطلاء السطحي ، المنسوجات ، معالجة المياه ، الشموع ...الخ.
هذه القائمة قد تبدو واسعة و لكنها ، في الواقع ، جزئية. بعض البنود قد يجري تدريسها ضمن مواضيع الكيمياء الصناعية على اعتبار أن هذا التخصص يهتم بما يدور في المصانع التي تصنف على أنها كيميائية بحسب تعريف (S.I.C)الامريكي أو التعريف الموسـع للصناعة الكيميائية .
للتوضيح ، سوف أضرب مثالين : لا تصنف الصناعات الغذائية (مثل صناعة معلبات اللحوم و الأسماك) كصناعة كيميائية و لذلك لا تدرس هذا الصناعات في تخصص الكيمياء الصناعية و لكن يمكن تدريسها في تخصص الكيمياء التطبيقية . مثال آخر ، لا يعتبر تصنيع الفولاذ صناعة كيميائية رغم أن الكيمياء لها باع طويل من لحظة استخراج الحديد من خاماته و حتى ينتهي كفولاذ صلب . يمكن لتخصص الكيمياء التطبيقية التوسع في الحديث عن الفولاذ بينما لا يقبل أن يحصل مثل هذا التوسع في تخصص الكيمياء الصناعية في البلدان المتقدمة علميا.
من المؤمل إدراك أن الكيمياء التطبيقية هائلة الاتساع بالمقارنة مع الكيمياء الصناعية التي يمكن أن تطوى تحت أجنحة الكيمياء التطبيقية . لذلك ، ليس من المستغرب أن نجد جامعات في الغرب تمنح الدرجات الجامعية الثلاثة (بكالوريوس، ماجستير ، دكتوراه ) في الكيمياء التطبيقية بتركيز على اتجاهات قد تبدو عجيبة لمن لا يعرف آفاق هذه الكيمياء . أما الدرجات الجامعية في الكيمياء الصناعية فمحصورة في مجالات متوقعة [في الغالب] ، بل إن الممارسة و الخبرة الصناعية أفضل من التعاطي مع هذه الكيمياء في الدوائر الأكاديمية إلا إذا كانت الجامعات لديها مختبرات تحتوي على أدوات صناعية مصغرة (تسمى مختبرات تكنولوجية و هي تختلف عن مختبرات التدريس أو البحث المعتادة).
حين يتم تصميم مساق مبتدئ في الكيمياء الصناعية ، من المنتظر أن يحتوي على مقدمة للتعريف بحدود هذا المجال ومن هي الصناعات التي تعتبر كيميائية و من هم عمالقة الصناعة الكيميائية في هذا العصر و ما الخصائص التي تتميز فيها الصناعة الكيميائية عن غيرها من الصناعات ، و كذلك نبذة عن موقع الصناعات الكيميائية في الاقتصاد المحلي ، ثم النشاطات الأساسية التي تجري في المصانع الكيميائية، و الحسابات المبتدئة في مجال هذه الصناعات ، ثم مقدمة عن المفاعلات الكيميائية و غيرها من الأجهزة الصناعية الهامة ، و وحدات العمليات الفيزيائية الأساسية المستعملة للتنقية و الفصل ، و كيفية رسم و تفسير مخططات العمليات الكيميائية و الفيزيائية وصولا إلى تخطيط المنشأة الصناعية الكيميائية كاملة ، مع تناول صناعة أو صناعتين كنماذج لكل ما تقدم .
أما في الكيمياء التطبيقية فالوضع مختلف ، حيث أن تصميم مساق جامعي حتى لو كان كمدخل في هذه الكيمياء سيكون سطحيا جدا لو جرى التعريف بكل ما ورد في القائمة أعلاه . الأصل أن تكون هنالك موضوعات منتقاة بعناية من تلك المعتبرة محل اهتمام عالمي في الجامعات المتقدمة مثل تطبيقات الكيمياء فيما يتعلق بالطاقة و بدائل الطاقة ، الحفز الكيميائي التطبيقي ، طرق إنتاج بعض الكيميائيات الطليعية(heavy chemicals)[ التي ينتج منها ملايين الأطنان سنويا مثل حمض الكبريتيك ، الامونيا (النشادر) ،حمض الفوسفوريك ، هيدروكسيد الصوديوم ، أكسيد الكالسيوم (الجير الحي) ، الكلور ، اثيلين ... ما يصل إلى 10 مواد يعتبر كافيا]، ثم الآثار البيئية للعمليات الصناعية الكبرى .
قد يكون بين علم و علم آخر مناطق تقاطع ، لذلك ترى الكيميائي التطبيقي لديه اهتمامات مقاربة للكيميائي الصناعي و لكن من زاوية خاصة. يهتم الكيميائي التطبيقي بتوفر المواد الخام و الطاقة اللازمة للإنتاج الصغير أو الكبير أو المتوسط ، ماذا سيفعل بالمنتجات و التفاعلات الجانبية ، تنقية المنتجات ، إيجاد أكثر الطرق فعالية للعمليات ، و الأثر البيئي لهذه العمليات .
تستخدم التقانة (التكنولوجيا) الكيميائية عددا ضئيلا من المواد الخام للحصول على آلاف بل ملايين النواتج . بعض المصادر الهامة هي الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) ، ملح كلوريد الصوديوم ، الكبريت ،
الكيمياء التطبيقية تغطي مواضيع كثيرة لان هنالك إسهامات متعددة مباشرة و غير مباشرة كنتيجة لتطبيقات الكيمياء. لقد أسهمت التقانة (التكنولوجيا) الكيميائية في مجالات الزراعة ، الأجهزة ، السيارات ، الطائرات ، الاسمنت ، الملابس ، وسائل الاتصالات ، تشييد الأبنية ، مانعات التآكل ، مستحضرات التجميل ، المنظفات ، الصابغات، المتفجرات ، المطاط ،اللدائن (البلاستيك)، الأدوات الالكترونية ، مانعات الحرائق ، السيطرة على البيئة ، التخمر ، الأسمدة ، المواد الحافظة للأطعمة ، معالجة الاغذية ، الأحذية ، الوقود ، الأثاث ، مواد التشحيم ، المنتجات الطبية ، الطاقة النووية ، مثريات الأغذية ، التغليف ، الدهانات ، الورق ، العطور ، المبيدات ، الأدوية ، البولي مرات ،سكك الحديد ، رصف الطرق ، معالجة النفايات ، الصابون ، أدوات الرياضة ، الفولاذ ، الطلاء السطحي ، المنسوجات ، معالجة المياه ، الشموع ...الخ.
هذه القائمة قد تبدو واسعة و لكنها ، في الواقع ، جزئية. بعض البنود قد يجري تدريسها ضمن مواضيع الكيمياء الصناعية على اعتبار أن هذا التخصص يهتم بما يدور في المصانع التي تصنف على أنها كيميائية بحسب تعريف (S.I.C)الامريكي أو التعريف الموسـع للصناعة الكيميائية .
للتوضيح ، سوف أضرب مثالين : لا تصنف الصناعات الغذائية (مثل صناعة معلبات اللحوم و الأسماك) كصناعة كيميائية و لذلك لا تدرس هذا الصناعات في تخصص الكيمياء الصناعية و لكن يمكن تدريسها في تخصص الكيمياء التطبيقية . مثال آخر ، لا يعتبر تصنيع الفولاذ صناعة كيميائية رغم أن الكيمياء لها باع طويل من لحظة استخراج الحديد من خاماته و حتى ينتهي كفولاذ صلب . يمكن لتخصص الكيمياء التطبيقية التوسع في الحديث عن الفولاذ بينما لا يقبل أن يحصل مثل هذا التوسع في تخصص الكيمياء الصناعية في البلدان المتقدمة علميا.
من المؤمل إدراك أن الكيمياء التطبيقية هائلة الاتساع بالمقارنة مع الكيمياء الصناعية التي يمكن أن تطوى تحت أجنحة الكيمياء التطبيقية . لذلك ، ليس من المستغرب أن نجد جامعات في الغرب تمنح الدرجات الجامعية الثلاثة (بكالوريوس، ماجستير ، دكتوراه ) في الكيمياء التطبيقية بتركيز على اتجاهات قد تبدو عجيبة لمن لا يعرف آفاق هذه الكيمياء . أما الدرجات الجامعية في الكيمياء الصناعية فمحصورة في مجالات متوقعة [في الغالب] ، بل إن الممارسة و الخبرة الصناعية أفضل من التعاطي مع هذه الكيمياء في الدوائر الأكاديمية إلا إذا كانت الجامعات لديها مختبرات تحتوي على أدوات صناعية مصغرة (تسمى مختبرات تكنولوجية و هي تختلف عن مختبرات التدريس أو البحث المعتادة).
حين يتم تصميم مساق مبتدئ في الكيمياء الصناعية ، من المنتظر أن يحتوي على مقدمة للتعريف بحدود هذا المجال ومن هي الصناعات التي تعتبر كيميائية و من هم عمالقة الصناعة الكيميائية في هذا العصر و ما الخصائص التي تتميز فيها الصناعة الكيميائية عن غيرها من الصناعات ، و كذلك نبذة عن موقع الصناعات الكيميائية في الاقتصاد المحلي ، ثم النشاطات الأساسية التي تجري في المصانع الكيميائية، و الحسابات المبتدئة في مجال هذه الصناعات ، ثم مقدمة عن المفاعلات الكيميائية و غيرها من الأجهزة الصناعية الهامة ، و وحدات العمليات الفيزيائية الأساسية المستعملة للتنقية و الفصل ، و كيفية رسم و تفسير مخططات العمليات الكيميائية و الفيزيائية وصولا إلى تخطيط المنشأة الصناعية الكيميائية كاملة ، مع تناول صناعة أو صناعتين كنماذج لكل ما تقدم .
أما في الكيمياء التطبيقية فالوضع مختلف ، حيث أن تصميم مساق جامعي حتى لو كان كمدخل في هذه الكيمياء سيكون سطحيا جدا لو جرى التعريف بكل ما ورد في القائمة أعلاه . الأصل أن تكون هنالك موضوعات منتقاة بعناية من تلك المعتبرة محل اهتمام عالمي في الجامعات المتقدمة مثل تطبيقات الكيمياء فيما يتعلق بالطاقة و بدائل الطاقة ، الحفز الكيميائي التطبيقي ، طرق إنتاج بعض الكيميائيات الطليعية(heavy chemicals)[ التي ينتج منها ملايين الأطنان سنويا مثل حمض الكبريتيك ، الامونيا (النشادر) ،حمض الفوسفوريك ، هيدروكسيد الصوديوم ، أكسيد الكالسيوم (الجير الحي) ، الكلور ، اثيلين ... ما يصل إلى 10 مواد يعتبر كافيا]، ثم الآثار البيئية للعمليات الصناعية الكبرى .
قد يكون بين علم و علم آخر مناطق تقاطع ، لذلك ترى الكيميائي التطبيقي لديه اهتمامات مقاربة للكيميائي الصناعي و لكن من زاوية خاصة. يهتم الكيميائي التطبيقي بتوفر المواد الخام و الطاقة اللازمة للإنتاج الصغير أو الكبير أو المتوسط ، ماذا سيفعل بالمنتجات و التفاعلات الجانبية ، تنقية المنتجات ، إيجاد أكثر الطرق فعالية للعمليات ، و الأثر البيئي لهذه العمليات .
تستخدم التقانة (التكنولوجيا) الكيميائية عددا ضئيلا من المواد الخام للحصول على آلاف بل ملايين النواتج . بعض المصادر الهامة هي الحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) ، ملح كلوريد الصوديوم ، الكبريت ،
قُمْ لِلْمُكَيِّفِ وَفَهِ التَّبْجِيلا
لولا المُكيف كُنْتَ أَنْتَ قَتِيلا
يُعْطِيكَ مِن حُلُو النَّسَائِمِ بَرْدِهِ
وبكل حب يحتويك خليلا
لا نَوْمَ إِلَّا بَعْدَ هَمْسَةٍ صَوْتِهِ
مَهمَا شَكَرْنَا فَالثَّنَاءُ قليلا.
لولا المُكيف كُنْتَ أَنْتَ قَتِيلا
يُعْطِيكَ مِن حُلُو النَّسَائِمِ بَرْدِهِ
وبكل حب يحتويك خليلا
لا نَوْمَ إِلَّا بَعْدَ هَمْسَةٍ صَوْتِهِ
مَهمَا شَكَرْنَا فَالثَّنَاءُ قليلا.
الرمل ، خامات الفلزات ، صخور الفوسفات ، البترول ، الفحم الحجري ، الغاز الطبيعي و كذلك الهواء والمـاء .
من عدد النواتج الهائل الذي أمكن الحصول عليه هنالك عدد قليل نال الإنتاج الضخم و هذه المنتجات هي الكيميائيات الطليعية . إنها في الطليعة من حيث الإنتاج لوجود حاجة ماسـة إليها لاستحضار كيميائيات أخرى و مواد عليها طلب واسع مثل اللدائن (البلاستيك) ، الألياف ، الدهانات ، الأدوية ، الأسـمدة ...الخ.
على سبيل المثال ، كانت العشرة كيميائيات الطليعية في العقد الماضي و نصف العقد الحالي هي :
1) حمض الكبريتيك و يستحضر من الكبريت ، الأكسجين (من الهواء) ، والماء في3 خطوات رئيسية . أكبر استعمالات هذا الحمض في صناعة الأسمدة ولكن له تطبيقات في كثير من الصناعات . يقال (مقياس التقدم الصناعي لأي بلد هو بمقدار استهلاكه لحمض الكبريتيك).
2) النيتروجين و يستحضر بتقطير الهواء المسيل على درجات حرارة منخفضة جدا . أكبر استعمالات النيتروجين هي في إنتاج الامونيا (النشادر) و كغطاء خامل في تحضير كيميائيات معينة و الكترونيات .
3) الأكسجين و يستحضر بنفس الطريقة المستعملة للنيتروجين . أكثر من نصف الأكسجين المنتج عالميا يذهب لتصنيع الفولاذ و في عمليات التعدين الأخرى . يقال أن صناعة المصانع أولى من استيراد المصانع ، و هذه الصناعة يلزمها الفولاذ .
4) اثيلين و يستحضر هذا الغاز بالتكسير الحراري أو المحفز للهيدروكربونات الموجودة في جزء النفط (naphtha ) من البترول أو تلك الموجودة في الغاز الطبيعي. إن غالبية اثيلين تذهب لإنتاج اللدائن و خاصة بولي اثيلين .
5) الجير الحي (أكسيد الكالسيوم) ينتج بالتحلل الحراري للحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) . أهم استخداماته في تصنيع الفولاذ و تركيب الاسـمنت .
6) أمونيا (نشادر) و يصطنع هذا الغاز من نيتروجين (قادم من الهواء الجوي) و هيدروجين (قادم من معالجة الغاز الطبيعي بالبخار حاليا). أغلب الامونيا يذهب لصناعة الأسمدة ، ولهذا المركب أهمية في تصنيع اللدائن و المتفجرات .
7) حمض الفوسفوريك و يتكون بمعالجة صخور فوسفات الكالسيوم أو فلوروأباتيت بحمض الكبريتيك .
حوالي 95% من هذا الحمض تستعمل في تصنيع الأسمدة .
8) هيدروكسيد الصوديوم (الصودا الكاوية) و ينتج بالتحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم المائي.
نصف الصودا الكاوية يستعمل في إنتاج كيميائيات ، و يوجد تطبيق مهم لهذه المادة في صناعة الورق .
9) بروبيلين و ينتج هذا الغاز بطريقة مشابهة لتلك الخاصة بغاز اثيلين . أكثر من نصف بروبيلين يذهب لصناعة لدائن وجزء لا بأس به يستعمل في استحضار مذيبات مثل أسيتون .
10) الكلور و ينتج مع الصودا الكاوية في نفس العملية الصناعية . الجزء الأكبر من الكلور يستفاد منه في إنتاج كيميائيات عضوية (هاليدات ألكيل و هاليدات أريل) و مونومرات تلزم لصناعة لدائن مهمة .
حمض الهيدروكلوريك مادة كيميائية هامة (تحتل مركزا بين 25 و 30 في الكيميائيات الطليعية) و يمكن استحضاره بتفاعل هيدروجين مع كلور ثم إذابة غاز كلوريد الهيدروجين في الماء . لكن الأمر المدهش ، أن حوالي 90% من هذا الحمض ، الموجودة في الأسواق، تأتي من تجميع نواتج جانبية لعمليات كيميائية أخرى مثل نزع HCl من 1،2- ثنائي كلوروايثان المقصود منه أساسا الحصول على فاينيل كلوريد H2C=CH-Cl اللازمة لصنع P.V.C .
هيدرازين ، N2H4، يستخدم كوقود للصواريخ و لإنتاج مبيدات حشرية و فطرية . تنتج هذه المادة الهامة بتفاعل الامونيا
مع هايبوكلورايت الصوديوم 2 مول : 1 مول و ينجم عن التفاعل مول واحد من كل من هيدرازين ، كلوريد صوديوم ، و ماء . هذا التفاعل له وجهة ايجابية و وجهة سلبية ، أما الوجهة الايجابية فهي تكوين مادة وسيطة تتفاعل منتجة كلوريد الامونيوم و هذا يقلل من أخطار هيدرازين (سـم زعاف) إذا أخطأت ربة بيت فمزجت امونيا سائلة مع منظف كلوروكس أثناء شـطف البيت . الوجهة السلبية أن إنتاجية أو مردود هيدرازين ينحدر إلى 60- 80 % بسبب هذا التفاعل الجانبي .
للعمليات الصناعية الكبرى ، تخلصوا من التفاعل الجانبي بإجراء التفاعل بين أمونيا و هيبوكلورايت الصوديوم في وسط من أسيتون بدلا من الماء و هكذا وصلت الإنتاجية أو المردود إلى 100 % ! لا تتبنى جميع المصانع تطبيق هذه الطريقة المطورة و بعض المصانع لا تزال متمسكة بالطريقة القديمة .
بشكل عام ، صحيح أن تغييرات تحصل على العمليات الصناعية لإنتاج كيميائيات هامة بين الفينة و الأخرى و لكن هذه التغييرات تحتاج إلى زمن لكون المنشآت الكيميائية الجديدة لا تستبدل القديمة بسرعة لضخامة التكلفة والجهد المطلوب .
جميع فروع الكيمياء التقليدية تهتم بطرق تنقية المواد الكيميائية ، و بما أن الصناعات الكيميائية تتعامل مع كميات كبيرة من المواد لذلك يكون اهتمامها أكبر و يتقارب مع الهندسة الكيميائية . بالنسبة للكيمياء التطبيقية التي تختص بتطبيقات الكيمياء كبيرها و متوسطها و صغيرها ، هنالك معالجة من زوايا معينة
من عدد النواتج الهائل الذي أمكن الحصول عليه هنالك عدد قليل نال الإنتاج الضخم و هذه المنتجات هي الكيميائيات الطليعية . إنها في الطليعة من حيث الإنتاج لوجود حاجة ماسـة إليها لاستحضار كيميائيات أخرى و مواد عليها طلب واسع مثل اللدائن (البلاستيك) ، الألياف ، الدهانات ، الأدوية ، الأسـمدة ...الخ.
على سبيل المثال ، كانت العشرة كيميائيات الطليعية في العقد الماضي و نصف العقد الحالي هي :
1) حمض الكبريتيك و يستحضر من الكبريت ، الأكسجين (من الهواء) ، والماء في3 خطوات رئيسية . أكبر استعمالات هذا الحمض في صناعة الأسمدة ولكن له تطبيقات في كثير من الصناعات . يقال (مقياس التقدم الصناعي لأي بلد هو بمقدار استهلاكه لحمض الكبريتيك).
2) النيتروجين و يستحضر بتقطير الهواء المسيل على درجات حرارة منخفضة جدا . أكبر استعمالات النيتروجين هي في إنتاج الامونيا (النشادر) و كغطاء خامل في تحضير كيميائيات معينة و الكترونيات .
3) الأكسجين و يستحضر بنفس الطريقة المستعملة للنيتروجين . أكثر من نصف الأكسجين المنتج عالميا يذهب لتصنيع الفولاذ و في عمليات التعدين الأخرى . يقال أن صناعة المصانع أولى من استيراد المصانع ، و هذه الصناعة يلزمها الفولاذ .
4) اثيلين و يستحضر هذا الغاز بالتكسير الحراري أو المحفز للهيدروكربونات الموجودة في جزء النفط (naphtha ) من البترول أو تلك الموجودة في الغاز الطبيعي. إن غالبية اثيلين تذهب لإنتاج اللدائن و خاصة بولي اثيلين .
5) الجير الحي (أكسيد الكالسيوم) ينتج بالتحلل الحراري للحجر الجيري (كربونات الكالسيوم) . أهم استخداماته في تصنيع الفولاذ و تركيب الاسـمنت .
6) أمونيا (نشادر) و يصطنع هذا الغاز من نيتروجين (قادم من الهواء الجوي) و هيدروجين (قادم من معالجة الغاز الطبيعي بالبخار حاليا). أغلب الامونيا يذهب لصناعة الأسمدة ، ولهذا المركب أهمية في تصنيع اللدائن و المتفجرات .
7) حمض الفوسفوريك و يتكون بمعالجة صخور فوسفات الكالسيوم أو فلوروأباتيت بحمض الكبريتيك .
حوالي 95% من هذا الحمض تستعمل في تصنيع الأسمدة .
8) هيدروكسيد الصوديوم (الصودا الكاوية) و ينتج بالتحليل الكهربائي لمحلول كلوريد الصوديوم المائي.
نصف الصودا الكاوية يستعمل في إنتاج كيميائيات ، و يوجد تطبيق مهم لهذه المادة في صناعة الورق .
9) بروبيلين و ينتج هذا الغاز بطريقة مشابهة لتلك الخاصة بغاز اثيلين . أكثر من نصف بروبيلين يذهب لصناعة لدائن وجزء لا بأس به يستعمل في استحضار مذيبات مثل أسيتون .
10) الكلور و ينتج مع الصودا الكاوية في نفس العملية الصناعية . الجزء الأكبر من الكلور يستفاد منه في إنتاج كيميائيات عضوية (هاليدات ألكيل و هاليدات أريل) و مونومرات تلزم لصناعة لدائن مهمة .
حمض الهيدروكلوريك مادة كيميائية هامة (تحتل مركزا بين 25 و 30 في الكيميائيات الطليعية) و يمكن استحضاره بتفاعل هيدروجين مع كلور ثم إذابة غاز كلوريد الهيدروجين في الماء . لكن الأمر المدهش ، أن حوالي 90% من هذا الحمض ، الموجودة في الأسواق، تأتي من تجميع نواتج جانبية لعمليات كيميائية أخرى مثل نزع HCl من 1،2- ثنائي كلوروايثان المقصود منه أساسا الحصول على فاينيل كلوريد H2C=CH-Cl اللازمة لصنع P.V.C .
هيدرازين ، N2H4، يستخدم كوقود للصواريخ و لإنتاج مبيدات حشرية و فطرية . تنتج هذه المادة الهامة بتفاعل الامونيا
مع هايبوكلورايت الصوديوم 2 مول : 1 مول و ينجم عن التفاعل مول واحد من كل من هيدرازين ، كلوريد صوديوم ، و ماء . هذا التفاعل له وجهة ايجابية و وجهة سلبية ، أما الوجهة الايجابية فهي تكوين مادة وسيطة تتفاعل منتجة كلوريد الامونيوم و هذا يقلل من أخطار هيدرازين (سـم زعاف) إذا أخطأت ربة بيت فمزجت امونيا سائلة مع منظف كلوروكس أثناء شـطف البيت . الوجهة السلبية أن إنتاجية أو مردود هيدرازين ينحدر إلى 60- 80 % بسبب هذا التفاعل الجانبي .
للعمليات الصناعية الكبرى ، تخلصوا من التفاعل الجانبي بإجراء التفاعل بين أمونيا و هيبوكلورايت الصوديوم في وسط من أسيتون بدلا من الماء و هكذا وصلت الإنتاجية أو المردود إلى 100 % ! لا تتبنى جميع المصانع تطبيق هذه الطريقة المطورة و بعض المصانع لا تزال متمسكة بالطريقة القديمة .
بشكل عام ، صحيح أن تغييرات تحصل على العمليات الصناعية لإنتاج كيميائيات هامة بين الفينة و الأخرى و لكن هذه التغييرات تحتاج إلى زمن لكون المنشآت الكيميائية الجديدة لا تستبدل القديمة بسرعة لضخامة التكلفة والجهد المطلوب .
جميع فروع الكيمياء التقليدية تهتم بطرق تنقية المواد الكيميائية ، و بما أن الصناعات الكيميائية تتعامل مع كميات كبيرة من المواد لذلك يكون اهتمامها أكبر و يتقارب مع الهندسة الكيميائية . بالنسبة للكيمياء التطبيقية التي تختص بتطبيقات الكيمياء كبيرها و متوسطها و صغيرها ، هنالك معالجة من زوايا معينة
مثل زاوية الاشكاليات الناجمة عن تطبيق أي طريقة للتنقية ، و زاوية درجة نقاوة المنتج الكيميائي .
على سبيل المثال :عند استعمال التقطير كطريقة للتنقية فسيكون هنالك استهلاك للطاقة و ضياع جزء من المادة مهما كانت درجة الحرص . التنقية بالتبلور تعطي مردودا يبلغ 90 % في أحسن الأحوال لدى إجراء العملية للمرة الأولى . إذا ما أجريت عملية ترشيح لكميات كبيرة من المادة فإنها سوف تبطئ ثم تتوقف إلا إذا حصلت على العملية تعديلات مناسبة . من أكثر الطرق شيوعا للعمليات الضخمة ، الاستخلاص بالتجزئة بين سوائل لا تذوب في بعضها . طريقة الاستخلاص تعطي مردودا ممتازا بالمقارنة مع الطرق السابقة و لكن استخدام كميات كبيرة من المذيب يحتم إعادة تدوير المذيب . لكن فقدان ما يصل إلى 15 % من المذيب يعتبر أمرا مقبولا و يتم التعويض عن ذلك بجرعة طازجة من المذيب .
درجة نقاوة المنتج الكيميائي النهائي تتعلق بتطبيقه النهائي أو ماذا يراد منه . المادة الكيميائية الطليعية غالبا غير نقية جدا ولكن المادة الكيميائية عالية النقاوة (fine chemical ) تحتاج جهدا إضافيا لتنقيتها (وهذا يعني زيادة في سعرها) لأنها سوف تستعمل لتطبيقات خاصة مثل التحليل الكيميائي الكمي . المادة الكيميائية الدوائية ( pharmaceutical chemical ) هي مادة نقية بحسب الاعتبارات الطبية ، فلو وجدت فيها شائبة لا تتعارض مع العلاج فلا غبار عليها أي يمكن أن لا تكون درجة نقاوتها 100 % .
أغلب الكيميائيات المستعملة في المصانع هي إما أن تكون مواد كيميائية فجـة ( coarse chemicals ) و هي مواد غير نقية و لكنها مناسبة للغرض و رخيصة أو أن تكون مواد كيميائية تقنيـة (technical chemicals ) وهذه مواد نقية بدرجة معقولة أقل نقاوة من الكيميائيات عالية النقاوة و أكثر نقاوة من الكيميائيات الفجـة.
على سبيل المثال :عند استعمال التقطير كطريقة للتنقية فسيكون هنالك استهلاك للطاقة و ضياع جزء من المادة مهما كانت درجة الحرص . التنقية بالتبلور تعطي مردودا يبلغ 90 % في أحسن الأحوال لدى إجراء العملية للمرة الأولى . إذا ما أجريت عملية ترشيح لكميات كبيرة من المادة فإنها سوف تبطئ ثم تتوقف إلا إذا حصلت على العملية تعديلات مناسبة . من أكثر الطرق شيوعا للعمليات الضخمة ، الاستخلاص بالتجزئة بين سوائل لا تذوب في بعضها . طريقة الاستخلاص تعطي مردودا ممتازا بالمقارنة مع الطرق السابقة و لكن استخدام كميات كبيرة من المذيب يحتم إعادة تدوير المذيب . لكن فقدان ما يصل إلى 15 % من المذيب يعتبر أمرا مقبولا و يتم التعويض عن ذلك بجرعة طازجة من المذيب .
درجة نقاوة المنتج الكيميائي النهائي تتعلق بتطبيقه النهائي أو ماذا يراد منه . المادة الكيميائية الطليعية غالبا غير نقية جدا ولكن المادة الكيميائية عالية النقاوة (fine chemical ) تحتاج جهدا إضافيا لتنقيتها (وهذا يعني زيادة في سعرها) لأنها سوف تستعمل لتطبيقات خاصة مثل التحليل الكيميائي الكمي . المادة الكيميائية الدوائية ( pharmaceutical chemical ) هي مادة نقية بحسب الاعتبارات الطبية ، فلو وجدت فيها شائبة لا تتعارض مع العلاج فلا غبار عليها أي يمكن أن لا تكون درجة نقاوتها 100 % .
أغلب الكيميائيات المستعملة في المصانع هي إما أن تكون مواد كيميائية فجـة ( coarse chemicals ) و هي مواد غير نقية و لكنها مناسبة للغرض و رخيصة أو أن تكون مواد كيميائية تقنيـة (technical chemicals ) وهذه مواد نقية بدرجة معقولة أقل نقاوة من الكيميائيات عالية النقاوة و أكثر نقاوة من الكيميائيات الفجـة.
السيزيوم عنصر كيميائي له الرمز Cs والعدد الذري 55 في الجدول الدوري. وهو من العناصر النادرة، لونه ذهبي إلى فضي. ينتمي الي مجموعة الفلزات القلوية .يعتبرأنشط الفلزات .يتفاعل مع الهواءنتيجةلنشاطه الكبير وتفاعله مع الماء يكون مصحوب بانفجار. له نقطة انصهار منخفضة نسبيا حوالي 28 °س. أي أنه يذوب إذا لامس فقط كف إنسان.من الصعب الحصول عليه في حالة نقية ، وكان أول من استحصله هو العالم السويدي سيتربرغ الذي حصل عليه من التحليل الكهربائي .أما في الوقت الحاضر فتقوم طريقة استحصاله كيميائياً على إزاحته من كلوريده بواسطة معدن الكالسيوم وقد اقترح هذه الطريقة الكيميائي الفرنسي أكسيل.
يتم الحصول على الجزء الأكبر من فلز السيزيوم من كلوريد السيزيوم بعملية كيميائية. ويتأين السيزيوم بسهولة عندما يسخن أو يعرض للضوء.حيث يتميز بالخاصية الكهروضوئية. وبسبب هذه الخاصية يستخدم السيزيوم في صمامات المضاعف الضوئي التي تقيس الضوء الضعيف جدًا. ويدرس العلماء استعمال السيزيوم وقودًا في محركات الدَّسر الأيوني في العربات الفضائية، كما أنهم يجرون تجارب على أساليب توليد القدرة التي تدخل فيها عملية تأيين السيزيوم.أملاحه تعطى لون أزرق بنفسجى عند تعريضهاللمنطقة غير المضيئة في لهب بنزن. سيزيوم يشكل سبائك مع الفلزات القلوية الأخرى، وكذلك مع الذهب، وسبائك مع الزئبق. في درجة حرارة أقل من 650 درجة مئوية (1،202 ° F)، فإنه لا سبائك مع الكوبالت والحديد والموليبدينوم والنيكل والبلاتين والتنتالوم أو التنجستين. أنها تشكل مركبات السبائك واضحة المعالم مع الأنتيمون، الغاليوم، الإنديوم والثوريوم، والتي هي حساسية و[8] ويمزج مع جميع الفلزات القلوية الأخرى (باستثناء الليثيوم)؛ وسبائك مع توزيع المولي من 41٪ السيزيوم، 47٪ البوتاسيوم، و 12٪ من الصوديوم لديه أدنى نقطة ذوبان أي سبيكة معدنية معروفة، في -78 درجة مئوية (-108 ° F). [12] [16] A وقد تم دراسة عدد قليل من حشو: CsHg 2 أسود ذو البريق المعدني الأرجواني، في حين CsHg هو ذهبي اللون، وأيضا مع بريق معدني. [17]
الاكتشاف
اكتشف السيزيوم العالمان الألمانيان روبرت بونسن وگوستاف كيرشهوف عام 1860م. وفي عام 1882م تمكن الكيميائي كارل ستربرگ من عزل الفلز النقي. اكتشف السيزيوم الذي أخذ اسمه من كلمة لاتينية تعني أزرق سماوي . يعتبرالسيزيوم العنصر الأول الذي يكتشف بطريقة التحليل الطيفي وليس بطريقة كيمائية.يستخدم أيضاً في تصميم مناظير الرؤية الليلية نظراً لقدرته على الاستغناء عن إلكترونه بتأثير الأشعة تحت الحمراء
تطبيقاته
يستخدم السيزيوم في الساعات الذرية, أدوات الحفر النفطية، الألواح الشمسية.يستخدم في علاج سرطان الثدى ومرض هودجكن.يستخدم في صنع الخلاياالكهروَضوئية.قد استفيد من الخواص الكهرضوئية للسيزيوم في تصنيع جهاز الأنتروسكوب الذي يسمح برؤية باطن الأجسام غير الشفافة
يتم الحصول على الجزء الأكبر من فلز السيزيوم من كلوريد السيزيوم بعملية كيميائية. ويتأين السيزيوم بسهولة عندما يسخن أو يعرض للضوء.حيث يتميز بالخاصية الكهروضوئية. وبسبب هذه الخاصية يستخدم السيزيوم في صمامات المضاعف الضوئي التي تقيس الضوء الضعيف جدًا. ويدرس العلماء استعمال السيزيوم وقودًا في محركات الدَّسر الأيوني في العربات الفضائية، كما أنهم يجرون تجارب على أساليب توليد القدرة التي تدخل فيها عملية تأيين السيزيوم.أملاحه تعطى لون أزرق بنفسجى عند تعريضهاللمنطقة غير المضيئة في لهب بنزن. سيزيوم يشكل سبائك مع الفلزات القلوية الأخرى، وكذلك مع الذهب، وسبائك مع الزئبق. في درجة حرارة أقل من 650 درجة مئوية (1،202 ° F)، فإنه لا سبائك مع الكوبالت والحديد والموليبدينوم والنيكل والبلاتين والتنتالوم أو التنجستين. أنها تشكل مركبات السبائك واضحة المعالم مع الأنتيمون، الغاليوم، الإنديوم والثوريوم، والتي هي حساسية و[8] ويمزج مع جميع الفلزات القلوية الأخرى (باستثناء الليثيوم)؛ وسبائك مع توزيع المولي من 41٪ السيزيوم، 47٪ البوتاسيوم، و 12٪ من الصوديوم لديه أدنى نقطة ذوبان أي سبيكة معدنية معروفة، في -78 درجة مئوية (-108 ° F). [12] [16] A وقد تم دراسة عدد قليل من حشو: CsHg 2 أسود ذو البريق المعدني الأرجواني، في حين CsHg هو ذهبي اللون، وأيضا مع بريق معدني. [17]
الاكتشاف
اكتشف السيزيوم العالمان الألمانيان روبرت بونسن وگوستاف كيرشهوف عام 1860م. وفي عام 1882م تمكن الكيميائي كارل ستربرگ من عزل الفلز النقي. اكتشف السيزيوم الذي أخذ اسمه من كلمة لاتينية تعني أزرق سماوي . يعتبرالسيزيوم العنصر الأول الذي يكتشف بطريقة التحليل الطيفي وليس بطريقة كيمائية.يستخدم أيضاً في تصميم مناظير الرؤية الليلية نظراً لقدرته على الاستغناء عن إلكترونه بتأثير الأشعة تحت الحمراء
تطبيقاته
يستخدم السيزيوم في الساعات الذرية, أدوات الحفر النفطية، الألواح الشمسية.يستخدم في علاج سرطان الثدى ومرض هودجكن.يستخدم في صنع الخلاياالكهروَضوئية.قد استفيد من الخواص الكهرضوئية للسيزيوم في تصنيع جهاز الأنتروسكوب الذي يسمح برؤية باطن الأجسام غير الشفافة
#محتوي_مختار
#صحة
أفضل 10 أغذية لتحسين صحة الرئتين
إن الرئتين هما عبارة عن مصنع أكسجين دقيق وحساس للغاية للعوامل الخارجية، حتى إن فقاعات الصابون وبقع الغبار يمكن أن تتلف آلاف الخلايا فيهما. ولكن على عكس الأعضاء الداخلية الأخرى في جسم الإنسان، فإن الرئتين تعدان من الأعضاء القليلة التي تتفاعل مع البيئة، ولذلك، فإنهما يتعرضان للعديد من مسببات الأمراض والملوثات ومسببات الحساسية يوميًا.
ولكن، بحسب ما جاء في تقرير دكتور نيكيليش أناند، استشاري طب الشيخوخة والذي نشره موقع Only My Health، فإنه من الممكن الحفاظ على صحة الرئتين وتحسين أدائهما من خلال بضع تعديلات بسيطة على النظام الغذائي، كما يلي:
1. طماطم
تتميز ثمار وعصائر الطماطم باحتوائها على مستويات عالية من الليكوبين، الذي يمنحها خصائص مضادة للأكسدة تقلل من التهاب المسالك الهوائية وتساعد على الوقاية من الربو.
2. الشاي الأخضر
إن تناول كوبين من الشاي الأخضر يوميًا يساعد على راحة عضلات الرئتين ويقلل من التهاباتها.
3. الجوز
يزيد تناول الجوز بشكل منتظم من سعة الرئة. تحتوي حفنة ملء قبضة اليد من الجوز على أحماض أوميغا 3 الدهنية التي تزيد من قوة العضلات وصحتها.
4. المشمش
يحتوي المشمش على مستويات عالية من فيتامين A الذي يحافظ على بطانة الجهاز التنفسي ويصلحها، بما يساعد على تقليل مخاطر الإصابة بالعدوى وتقليل الالتهاب.
5. الثوم
يمد الثوم الرئتين بكميات كبيرة من الأليسين، وهو مركب يمكن أن يقتل البكتيريا الضارة في الرئتين ويقلل من الالتهابات. إذا كان الثوم مطحونًا أو مقطوعًا أو مبشورًا فلا بأس به.
6. البروكلي
يحتوي البروكلي على نسبة عالية من الألياف والقدرة على مكافحة التهاب الرئة. كما أن المستويات العالية من السولفورافان في البروكلي تساعد على التخلص من البكتيريا الضارة. يمكن تناول البروكلي النيء أو المسلوق في السلطات أو الأطباق الجانبية.
7. الزنجبيل
يعتبر تناول الزنجبيل طريقة رائعة للتخلص من السموم في الرئتين. يعتبر الزنجبيل المبشور أو المطحون المنقوع في كوب من الشاي الأخضر من أقوى مشروبات التخلص من السموم وإزالة الملوثات من الرئتين والشعب الهوائية.
8. الحبوب الكاملة
يعتبر الأرز البني والشوفان والشعير وأنواع أخرى من الحبوب الكاملة من مضادات الأكسدة، التي يمكنها عكس آثار استنشاق الهواء الملوث. كما أن المحتوى العالي من فيتامين E والسيلينيوم في الحبوب الكاملة يحسن عملية التمثيل الغذائي في الرئة.
9. الخضراوات الورقية
تمد الخضراوات الورقية جسم الإنسان بالفيتامينات الضرورية التي تعزز صحة الرئة. يمكن تناول السبانخ والملفوف والخس في السلطات أو كطبق رئيسي.
10. الحمضيات
تحتوي الفواكه مثل البرتقال والليمون والغريب فروت على كميات عالية من فيتامين C الذي يقاوم التهابات الجهاز التنفسي ويحسن التنفس. يمكن أن تؤكل نيئة كوجبة خفيفة في الصباح أو في المساء، أو كعصير منعش.
#صحة
أفضل 10 أغذية لتحسين صحة الرئتين
إن الرئتين هما عبارة عن مصنع أكسجين دقيق وحساس للغاية للعوامل الخارجية، حتى إن فقاعات الصابون وبقع الغبار يمكن أن تتلف آلاف الخلايا فيهما. ولكن على عكس الأعضاء الداخلية الأخرى في جسم الإنسان، فإن الرئتين تعدان من الأعضاء القليلة التي تتفاعل مع البيئة، ولذلك، فإنهما يتعرضان للعديد من مسببات الأمراض والملوثات ومسببات الحساسية يوميًا.
ولكن، بحسب ما جاء في تقرير دكتور نيكيليش أناند، استشاري طب الشيخوخة والذي نشره موقع Only My Health، فإنه من الممكن الحفاظ على صحة الرئتين وتحسين أدائهما من خلال بضع تعديلات بسيطة على النظام الغذائي، كما يلي:
1. طماطم
تتميز ثمار وعصائر الطماطم باحتوائها على مستويات عالية من الليكوبين، الذي يمنحها خصائص مضادة للأكسدة تقلل من التهاب المسالك الهوائية وتساعد على الوقاية من الربو.
2. الشاي الأخضر
إن تناول كوبين من الشاي الأخضر يوميًا يساعد على راحة عضلات الرئتين ويقلل من التهاباتها.
3. الجوز
يزيد تناول الجوز بشكل منتظم من سعة الرئة. تحتوي حفنة ملء قبضة اليد من الجوز على أحماض أوميغا 3 الدهنية التي تزيد من قوة العضلات وصحتها.
4. المشمش
يحتوي المشمش على مستويات عالية من فيتامين A الذي يحافظ على بطانة الجهاز التنفسي ويصلحها، بما يساعد على تقليل مخاطر الإصابة بالعدوى وتقليل الالتهاب.
5. الثوم
يمد الثوم الرئتين بكميات كبيرة من الأليسين، وهو مركب يمكن أن يقتل البكتيريا الضارة في الرئتين ويقلل من الالتهابات. إذا كان الثوم مطحونًا أو مقطوعًا أو مبشورًا فلا بأس به.
6. البروكلي
يحتوي البروكلي على نسبة عالية من الألياف والقدرة على مكافحة التهاب الرئة. كما أن المستويات العالية من السولفورافان في البروكلي تساعد على التخلص من البكتيريا الضارة. يمكن تناول البروكلي النيء أو المسلوق في السلطات أو الأطباق الجانبية.
7. الزنجبيل
يعتبر تناول الزنجبيل طريقة رائعة للتخلص من السموم في الرئتين. يعتبر الزنجبيل المبشور أو المطحون المنقوع في كوب من الشاي الأخضر من أقوى مشروبات التخلص من السموم وإزالة الملوثات من الرئتين والشعب الهوائية.
8. الحبوب الكاملة
يعتبر الأرز البني والشوفان والشعير وأنواع أخرى من الحبوب الكاملة من مضادات الأكسدة، التي يمكنها عكس آثار استنشاق الهواء الملوث. كما أن المحتوى العالي من فيتامين E والسيلينيوم في الحبوب الكاملة يحسن عملية التمثيل الغذائي في الرئة.
9. الخضراوات الورقية
تمد الخضراوات الورقية جسم الإنسان بالفيتامينات الضرورية التي تعزز صحة الرئة. يمكن تناول السبانخ والملفوف والخس في السلطات أو كطبق رئيسي.
10. الحمضيات
تحتوي الفواكه مثل البرتقال والليمون والغريب فروت على كميات عالية من فيتامين C الذي يقاوم التهابات الجهاز التنفسي ويحسن التنفس. يمكن أن تؤكل نيئة كوجبة خفيفة في الصباح أو في المساء، أو كعصير منعش.
⭕️ هل تعلم أن طائرة Blackbird SR-71 الأسطورية يمكن أن تسخن حتى 300 درجة مئوية عند الطيران بسرعة 3.5 ماخ بسبب الاحتكاك الشديد بجزيئات الهواء؟ قد تصل درجة الحرارة داخل قمرة القيادة إلى 120 درجة دون تهوية، وهو ما يعادل التواجد داخل فرن للطوب.
يتكون هيكل الطائرة من سبيكة Ti-6Al-4V (مزيج من 90% تيتانيوم Ti، و6% ألومنيوم Al، و4% فاناديوم V)، وهي خفيفة الوزن ومقاومة للحرارة. من المثير للدهشة أن الحرارة العالية تسببت في تمدد طائرة SR-71 بما يصل إلى 10 سنتيمترات أثناء الطيران، ولهذا السبب تم تصميم مفاصل جسم الطائرة للبقاء في مكانها بشكل صحيح في درجات الحرارة العالية!!!
يتكون هيكل الطائرة من سبيكة Ti-6Al-4V (مزيج من 90% تيتانيوم Ti، و6% ألومنيوم Al، و4% فاناديوم V)، وهي خفيفة الوزن ومقاومة للحرارة. من المثير للدهشة أن الحرارة العالية تسببت في تمدد طائرة SR-71 بما يصل إلى 10 سنتيمترات أثناء الطيران، ولهذا السبب تم تصميم مفاصل جسم الطائرة للبقاء في مكانها بشكل صحيح في درجات الحرارة العالية!!!
بولي بروبلين أو بولي بروبين هي لدائن ملدنة حراريا تصنع كيميائيا وتستخدم في نطاق واسع من التطبيقات تتضمن التغليف، والنسيج (مثل الحبال، و اللباس الداخلية الحرارية والسجاد)، والقرطاسية، والألعاب اللدائنية، و الحاويات بمختلف الأحجام، والتجهيزات المخبرية، ومكبرات الصوت، وأجزاء السيارات، والأوراق النقدية اللدائنية. البوليمر بالإضافة المصنوع من البولي بروبلين يكون قاسيا و مقاوما بشدة للعديد من المذيبات العضوية والأسس والحموض.
في عام 2007، كان حجم السوق العالمية للبولي بروبلين حوالي 45.1 مليون طن برقم مبيعات بقارب 65 مليار دولار أمريكي (47,4 مليار يورو).
في عام 2007، كان حجم السوق العالمية للبولي بروبلين حوالي 45.1 مليون طن برقم مبيعات بقارب 65 مليار دولار أمريكي (47,4 مليار يورو).
كيمياء المستقبل : استخدام البولمير في الحدّ من التلوث الاشعاعي لنظائر اليود
استطاع علماءٌ مِن الصّين استحداث بوليمر مسامي قادر على التِقاط كمّيات كبيرة من غاز اليود ونظائره المشعة
ولكن ما فائدة ذلك ؟
دعنا نوضّح لك : النظائر المشعة لليود التي تنتج في المفاعلات النووية أو تلك التي تُستخدم في العلاج الإشعاعي خطيرة للغاية، خصوصًا إذا حدث تحرر لهذه النظائر بشكل عرضي، مثل كارثة تشيرنوبيل الشهيرة، فضلًا عن دوره الكبير في التلوث في الأسابيع الأولى في أزمة فوكوشيما النووية.
لذلك فإنّ استخدام هذا البوليمر المسامي القادر على التقاط كميات كبيرة من غاز اليود ستكون له فوائد عظيمة إن شاء الله.
تمّ تصنيع هذا البوليمر عبر محاكاةٍ لشمعِ عسلِ النّحل، مع مسامات صغيرة تستطيع التقاط غاز اليود، وهو يتكَوّن بشكلٍ أساسيّ مِن وحدات الثيوفين حيث أن وحدات الثيوفين لديها ميول شديد تجاه جزيئات اليود.
عندما تَمّ اختبار هذا البوليمر وُجد أنّه أفضل بوليمر للاستخدام لهذا الغرض على الإطلاق، حيث أنه يستطيع التقاط كمّية من اليود تفُوق 3 أضعاف وزنه. وَجد هذا الفريق من العلماء أيضا أنه يمكن استخدام هذا البوليمر لالتقاط اليود من السوائل كذلك.
يأمل الفريق أن يكون لهذا الابتكار دور كبير في تفادي مخاطر الانبعاثات النووية لنظائر اليود مستقبَلًا وفتحِ مجالاتٍ جديدة في استخدام البوليمر.
استطاع علماءٌ مِن الصّين استحداث بوليمر مسامي قادر على التِقاط كمّيات كبيرة من غاز اليود ونظائره المشعة
ولكن ما فائدة ذلك ؟
دعنا نوضّح لك : النظائر المشعة لليود التي تنتج في المفاعلات النووية أو تلك التي تُستخدم في العلاج الإشعاعي خطيرة للغاية، خصوصًا إذا حدث تحرر لهذه النظائر بشكل عرضي، مثل كارثة تشيرنوبيل الشهيرة، فضلًا عن دوره الكبير في التلوث في الأسابيع الأولى في أزمة فوكوشيما النووية.
لذلك فإنّ استخدام هذا البوليمر المسامي القادر على التقاط كميات كبيرة من غاز اليود ستكون له فوائد عظيمة إن شاء الله.
تمّ تصنيع هذا البوليمر عبر محاكاةٍ لشمعِ عسلِ النّحل، مع مسامات صغيرة تستطيع التقاط غاز اليود، وهو يتكَوّن بشكلٍ أساسيّ مِن وحدات الثيوفين حيث أن وحدات الثيوفين لديها ميول شديد تجاه جزيئات اليود.
عندما تَمّ اختبار هذا البوليمر وُجد أنّه أفضل بوليمر للاستخدام لهذا الغرض على الإطلاق، حيث أنه يستطيع التقاط كمّية من اليود تفُوق 3 أضعاف وزنه. وَجد هذا الفريق من العلماء أيضا أنه يمكن استخدام هذا البوليمر لالتقاط اليود من السوائل كذلك.
يأمل الفريق أن يكون لهذا الابتكار دور كبير في تفادي مخاطر الانبعاثات النووية لنظائر اليود مستقبَلًا وفتحِ مجالاتٍ جديدة في استخدام البوليمر.
الكيمياء والصناعة
تدخل الكيمياء فى الكثير من عمليات التصنيع مثل صناعة البلاستيك والاسمنت وكل مواد البناء وصناعة الزجاج، و إنتاج البتروكيماويات، الدواء البوليمرات ، الطلاءات ، الزيوت، ويتم استخدام علوم الكيمياء والتفاعلات الكيميائية لإنتاج مواد جديدة ، أو فصل المواد من بعضها باستخدام طرق كيميائية خاصة. مثال..كيفية تصنيع البلاستيك البلاستيك مواد يمكن تشكيلها بسهولة، أصلها مركبات كيميائية يتم الحصول عليها من النفط، يتركب البلاستيك من مركبات ذات سلاسل طويلة تسمى بالبلمرات(polymers) ، الترتيب المميز لتلك المركبات يمنح البلاستيك مزايا متعددة، إن البلاستيك الصلب يستبدل المعادن في كثير من الأدوات ،أما البلاستيك الطري فيدخل في صناعة الخيوط والجلود وحتى الفرو .البلاستيك من المكونات الطبيعية. في عام 1862م صنع الكيميائي ألكسندر باركز Alexander Parkes أول شكل للبلاستيك من مادة نترات السيلولوز. شاهده الناس في معرض لندنLondon exhibition ثم طور هذا الشكل على يد الأمريكي جون وبسلي ، الذي سماها بالسليليود Celluloid فيما بعد، ومع أن السيليلود كان هشاً ويتغير لونه عند التعرض للضوء الشديد، فقد استعمل في صناعة كرات البلياردو والأسنان الصناعية والأفلام الفوتوغرافية.
تدخل الكيمياء فى الكثير من عمليات التصنيع مثل صناعة البلاستيك والاسمنت وكل مواد البناء وصناعة الزجاج، و إنتاج البتروكيماويات، الدواء البوليمرات ، الطلاءات ، الزيوت، ويتم استخدام علوم الكيمياء والتفاعلات الكيميائية لإنتاج مواد جديدة ، أو فصل المواد من بعضها باستخدام طرق كيميائية خاصة. مثال..كيفية تصنيع البلاستيك البلاستيك مواد يمكن تشكيلها بسهولة، أصلها مركبات كيميائية يتم الحصول عليها من النفط، يتركب البلاستيك من مركبات ذات سلاسل طويلة تسمى بالبلمرات(polymers) ، الترتيب المميز لتلك المركبات يمنح البلاستيك مزايا متعددة، إن البلاستيك الصلب يستبدل المعادن في كثير من الأدوات ،أما البلاستيك الطري فيدخل في صناعة الخيوط والجلود وحتى الفرو .البلاستيك من المكونات الطبيعية. في عام 1862م صنع الكيميائي ألكسندر باركز Alexander Parkes أول شكل للبلاستيك من مادة نترات السيلولوز. شاهده الناس في معرض لندنLondon exhibition ثم طور هذا الشكل على يد الأمريكي جون وبسلي ، الذي سماها بالسليليود Celluloid فيما بعد، ومع أن السيليلود كان هشاً ويتغير لونه عند التعرض للضوء الشديد، فقد استعمل في صناعة كرات البلياردو والأسنان الصناعية والأفلام الفوتوغرافية.
ملف كامل عن أشكال الملح المضافة والأملاح المثبطة في صناعة الجبن الابيض /
=============================================
يشكل اضافة صور كثيرة من الأملاح الى الجبن الابيض او أشكال الجبن الاخرى لغرض تحسين الصفات ومن اهم الاملاح المضافة
اولا ً / كلوريد الكالسيوم2 Ca Cl
----------------------------------
مزايا أضافة كلوريد الكالسيوم يمكن تلخيصه فيما يلي :
1 - يعتمد تجبن الحليب بالمنفحة علي وجود توازن بين صور الكالسيوم المختلفة في الحليب
لان تسخين أو تبريد الحليب قد يحدث خلل في هذا التوازن لذلك يلجأ صانعي الجبن إلى إضافة كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 لتصحيح هذا التوازن.
2 - عادة يضاف كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 إلي الحليب في صناعة الجبن للإسراع من عملية التجبن ولتقليل التباين في قابلية الحليب للتجبن بالمنفحة وقدرة الخثرة علي الإنكماش وطرد الشرش.
3- كما يضاف أيضا عند استخدام بعض أنواع من المنفحة النباتية أو الميكروبية لتحسين صفات الخثرة الناتجة.
مشاكل عند اضافة كلوريد الكالسيوم Ca Cl2
1- إضافة كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 بكميات أقل من المطلوب (0.02%) يؤدي إلي إنتاج خثرة ضعيفة يصعب تقطيعها مما يؤدي إلي زيادة الفاقد من الخثرة في الشرش.
2- بينما إضافة كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 بكميات زائدة تؤدي إلي إنتاج خثرة زائدة الصلابة بالإضافة إلي ظهور طعم مُر في الجبن الناتج.
الكمية المسموحة اضافتها من كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 /
وفي معظم الدول يسمح بإضافة كلوريد كلسيوم Ca Cl2 إلى الحليب الجبن بما لا يتجاوز 0.02 % وعادة يفضل إضافة Ca Cl2 في صورة محلول قياسي حتى يسهل إضافته وتوزيعه في الحليب .
وبعض صانعي الجبن يستخدم ماء الجير (هيدروكسيد الكالسيوم) أو لاكتات الكالسيوم بدلاً من كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 للإسراع من تجبن الحليب بالمنفحة وتحسين صلابة الخثرة عند التقطيع.
ثانيا ً / نترات الصوديوم أو نترات البوتاسيوم
------------------------------------------------
من الأمور التقليدية المتبعة في صناعة بعض أنواع من الجبن الهولندية مثل الإيدام والجوادا إضافة بعض الأملاح المثبطة إلى الحليب مثل نترات الصوديوم أو االبوتاسيوم لمنع الإنتفاخ المبكر للجبن بواسطة بكتريا القولون والإنتفاخ المتأخر بواسطة C.tyrobutyricum عادة تضاف نترات الصوديوم (salt petre) أو نترات البوتاسيوم بمعدل 15 – 2200 جم/100لتر خام أو مبستر.
وحالياً يفضل إضافة النترات إلي مخلوط الخثرة والشرش بعد حوالي نصف ساعة من صرف الشرش وذلك لتقليل كمية النترات المضافة ولتجنب كميات كبيرة من الشرش المحتوي علي نترات.
بالرغم من أن إضافة هذه المواد إلى الحليب في صناعة الجبن تلقي معارضة شديدة من الهيئات ومنظمات الصحة الدولية حيث يعتبر النترات والنيتريت من المواد المسرطنة إلي أن معظم مصانع جبن الجودا و الأيدام في هولندا تقوم بإضافة نترات البوتاسيوم للتغلب علي ظهور عيب الإنتفاخ المبكر أو المتأخر في الجبن الناتج بمعدل لا يتجاوز 0.04%.
ثالثاً / كبريتات النحاس Copper sulphate
---------------------------------------------
بنظرا لأن الاجبان السويسرية المصنوعة في أحواض من الصلب غير قابل للصدأ stainless steel تكون خالية من الطعم المميز التي تتميز به الجبن الناتج بالطرق التقليدية باستخدام الأحواض المصنوعة من النحاس فإنه قد يضاف 15 جزء في المليون من كبريتات النحاس Copper sulphate إلى الحليب الجبن حيث تعادل كميات النحاس التي يمتصها الحليب عند استخدام أحواض النحاس في صناعة الجبن. يعتقد أن كبريتات النحاس تساعد علي تحلل الدهن بدرجة محدودة مع تنشيط بعض الإنزيمات التي تلعب دوراً هاماً في عملية تسوية الجبن.
رابعاً / كلوريد الصوديوم (NaCl)
----------------------------------
في صناعة بعض أنواع الجبن الطرية مثل الدمياطي والتي تتميز بارتفاع محتواها من الملح كلوريد الصوديوم (NaCl) وتخزينها لفترة طويلة في محلول ملحي أو شرش مملح، لذلك فإن إضافة كلوريد الصوديوم NaCl يلعب دورا هاما في تحديد التغيرات الطبيعية والبيوكيماوية في هذه الجبن. عادة يضاف الملح كلوريد الصوديوم NaCl بمعدل 8-15% إلى الحليب مباشرة قبل إضافة المنفحة مما يؤدي إلي زيادة كمية المنفحة المضافة وكذلك طول مدة التجبن بالمقارنة بأنواع الجبن الأخرى.
إضافة كلوريد الصوديوم NaCl إلى الحليب يؤدي إلي ذوبان جزء من الكالسيوم الغروي.
تزداد كمية الكالسيوم الذائبة بزيادة كمية كلوريد الكالسيوم NaCl المضافة حتى 4جم/100مل، تركيزات كلوريد الصوديوم NaCl أعلى من ذلك لا تؤدي إلي تغيرات ملموسة. يمكن إذابة حوالي 23-25% من الكالسيوم الغروي في الحليب الجاموسى والبقري بإضافة كلوريد الكالسيوم NaCl ولكن 10% فقط يتم ذوبانه في حليب الماعز.كلوريد الصوديوم NaCl المضاف يتفاعل مع بروتينات الحليب.
=============================================
يشكل اضافة صور كثيرة من الأملاح الى الجبن الابيض او أشكال الجبن الاخرى لغرض تحسين الصفات ومن اهم الاملاح المضافة
اولا ً / كلوريد الكالسيوم2 Ca Cl
----------------------------------
مزايا أضافة كلوريد الكالسيوم يمكن تلخيصه فيما يلي :
1 - يعتمد تجبن الحليب بالمنفحة علي وجود توازن بين صور الكالسيوم المختلفة في الحليب
لان تسخين أو تبريد الحليب قد يحدث خلل في هذا التوازن لذلك يلجأ صانعي الجبن إلى إضافة كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 لتصحيح هذا التوازن.
2 - عادة يضاف كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 إلي الحليب في صناعة الجبن للإسراع من عملية التجبن ولتقليل التباين في قابلية الحليب للتجبن بالمنفحة وقدرة الخثرة علي الإنكماش وطرد الشرش.
3- كما يضاف أيضا عند استخدام بعض أنواع من المنفحة النباتية أو الميكروبية لتحسين صفات الخثرة الناتجة.
مشاكل عند اضافة كلوريد الكالسيوم Ca Cl2
1- إضافة كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 بكميات أقل من المطلوب (0.02%) يؤدي إلي إنتاج خثرة ضعيفة يصعب تقطيعها مما يؤدي إلي زيادة الفاقد من الخثرة في الشرش.
2- بينما إضافة كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 بكميات زائدة تؤدي إلي إنتاج خثرة زائدة الصلابة بالإضافة إلي ظهور طعم مُر في الجبن الناتج.
الكمية المسموحة اضافتها من كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 /
وفي معظم الدول يسمح بإضافة كلوريد كلسيوم Ca Cl2 إلى الحليب الجبن بما لا يتجاوز 0.02 % وعادة يفضل إضافة Ca Cl2 في صورة محلول قياسي حتى يسهل إضافته وتوزيعه في الحليب .
وبعض صانعي الجبن يستخدم ماء الجير (هيدروكسيد الكالسيوم) أو لاكتات الكالسيوم بدلاً من كلوريد الكالسيوم Ca Cl2 للإسراع من تجبن الحليب بالمنفحة وتحسين صلابة الخثرة عند التقطيع.
ثانيا ً / نترات الصوديوم أو نترات البوتاسيوم
------------------------------------------------
من الأمور التقليدية المتبعة في صناعة بعض أنواع من الجبن الهولندية مثل الإيدام والجوادا إضافة بعض الأملاح المثبطة إلى الحليب مثل نترات الصوديوم أو االبوتاسيوم لمنع الإنتفاخ المبكر للجبن بواسطة بكتريا القولون والإنتفاخ المتأخر بواسطة C.tyrobutyricum عادة تضاف نترات الصوديوم (salt petre) أو نترات البوتاسيوم بمعدل 15 – 2200 جم/100لتر خام أو مبستر.
وحالياً يفضل إضافة النترات إلي مخلوط الخثرة والشرش بعد حوالي نصف ساعة من صرف الشرش وذلك لتقليل كمية النترات المضافة ولتجنب كميات كبيرة من الشرش المحتوي علي نترات.
بالرغم من أن إضافة هذه المواد إلى الحليب في صناعة الجبن تلقي معارضة شديدة من الهيئات ومنظمات الصحة الدولية حيث يعتبر النترات والنيتريت من المواد المسرطنة إلي أن معظم مصانع جبن الجودا و الأيدام في هولندا تقوم بإضافة نترات البوتاسيوم للتغلب علي ظهور عيب الإنتفاخ المبكر أو المتأخر في الجبن الناتج بمعدل لا يتجاوز 0.04%.
ثالثاً / كبريتات النحاس Copper sulphate
---------------------------------------------
بنظرا لأن الاجبان السويسرية المصنوعة في أحواض من الصلب غير قابل للصدأ stainless steel تكون خالية من الطعم المميز التي تتميز به الجبن الناتج بالطرق التقليدية باستخدام الأحواض المصنوعة من النحاس فإنه قد يضاف 15 جزء في المليون من كبريتات النحاس Copper sulphate إلى الحليب الجبن حيث تعادل كميات النحاس التي يمتصها الحليب عند استخدام أحواض النحاس في صناعة الجبن. يعتقد أن كبريتات النحاس تساعد علي تحلل الدهن بدرجة محدودة مع تنشيط بعض الإنزيمات التي تلعب دوراً هاماً في عملية تسوية الجبن.
رابعاً / كلوريد الصوديوم (NaCl)
----------------------------------
في صناعة بعض أنواع الجبن الطرية مثل الدمياطي والتي تتميز بارتفاع محتواها من الملح كلوريد الصوديوم (NaCl) وتخزينها لفترة طويلة في محلول ملحي أو شرش مملح، لذلك فإن إضافة كلوريد الصوديوم NaCl يلعب دورا هاما في تحديد التغيرات الطبيعية والبيوكيماوية في هذه الجبن. عادة يضاف الملح كلوريد الصوديوم NaCl بمعدل 8-15% إلى الحليب مباشرة قبل إضافة المنفحة مما يؤدي إلي زيادة كمية المنفحة المضافة وكذلك طول مدة التجبن بالمقارنة بأنواع الجبن الأخرى.
إضافة كلوريد الصوديوم NaCl إلى الحليب يؤدي إلي ذوبان جزء من الكالسيوم الغروي.
تزداد كمية الكالسيوم الذائبة بزيادة كمية كلوريد الكالسيوم NaCl المضافة حتى 4جم/100مل، تركيزات كلوريد الصوديوم NaCl أعلى من ذلك لا تؤدي إلي تغيرات ملموسة. يمكن إذابة حوالي 23-25% من الكالسيوم الغروي في الحليب الجاموسى والبقري بإضافة كلوريد الكالسيوم NaCl ولكن 10% فقط يتم ذوبانه في حليب الماعز.كلوريد الصوديوم NaCl المضاف يتفاعل مع بروتينات الحليب.
كمية كلوريد الصوديوم NaCl التي تتفاعل مع بروتينات الحليب تزيد مع زيادة تركيز كلوريد الصوديوم NaCl المضاف وينخفض بانخفاض النشاط المائي . يصل ارتباط كلوريد الصوديوم NaCl بالباراكازينات أقصي حد عندما يصل قدرة البروتين علي الارتباط بالماء إلي أقصي حد.
عادة تختلف كمية الملح المضافة إلى الحليب في صناعة الجبن الدمياطي باختلاف فصل السنة ودرجة جودة الحليب. ارتفاع كمية كلوريد الصوديوم NaCl المضافة لحليب تؤدي إلى ارتفاع محتوي الرطوبة في الجبن سواء في الطازج أو المخللة. ارتفاع نسبة الملح يضعف من الخثرة الناتجة من التي تميل إلي إحتجاز الرطوبة بدرجة أكبر. كما أن ارتفاع الملح يؤخر من تقدم الحموضة في الجبن خلال عملية التحليل.
اعداد / عدنان محمد خضر
عادة تختلف كمية الملح المضافة إلى الحليب في صناعة الجبن الدمياطي باختلاف فصل السنة ودرجة جودة الحليب. ارتفاع كمية كلوريد الصوديوم NaCl المضافة لحليب تؤدي إلى ارتفاع محتوي الرطوبة في الجبن سواء في الطازج أو المخللة. ارتفاع نسبة الملح يضعف من الخثرة الناتجة من التي تميل إلي إحتجاز الرطوبة بدرجة أكبر. كما أن ارتفاع الملح يؤخر من تقدم الحموضة في الجبن خلال عملية التحليل.
اعداد / عدنان محمد خضر