کاربرد شیمی در زندگی (بخش دوم)

کاربرد شیمی در زندگی (بخش دوم)

استفاده از مواد بی آب به عنوان خشک کننده

«بیشتر وسایل الکترونیکی و حتی بعضی از لوازم الکتریکی خانگی را همراه با بسته کوچکی از بلورهای بی رنگ بسته بندی می کنند. این بلورها، ژل سیلیس است که ماده ای بی آب می باشد. بعضی از مواد بی آب مانند ژل سیلیس، به آسانی آب جذب می کنند و می توان آنها را برای گرفتن آب از مواد دیگر به کار برد. وقتی از ماده بدون آب به این منظور استفاده می شود ان را خشک کننده می نامند. مقصود از قرار دادن یک بسته خشک کننده در بسته بندی یک وسیله الکترونیک این است که بخار آب را از هوا جذب می کند و وجود آن باعث می شود که قسمتهای فلزی این وسیله ی الکترونیکی به وسیله رطوبت هوا خورده نشود. هم چنین با این کار از متراکم شدن بخار آب در سیم پیچهای این وسیله جلوگیری می شود. چون حتی قطره کوچکی آب روی مدار الکتریکی می تواند با ایجاد جریان کوتاه مانع کار آن شود. ژل سیلیسی را به وسیله رسوب دادن از ملحول سدیم سیلیکات تهیه می کنند. این رسوب توده ای ژله مانند است که آن را می شویند تا با ناخالصیهایش جدا شود.محصول به دست آمده شکلی از سیلیس آبپوشیده به فرمول H2SiO3 است این ماده ی آبپوشیده را سپس گرم می کنند تا آب آن خارج شود. سیلیس حاصل می تواند معادل 40% وزن خود آب جذب کند.»

تهیه کنسرو با پکتین

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

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

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

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

 

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

ژلاتین

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

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

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

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

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

انقلاب هیدروژنی

شیمیدانان برای ساختن هیدروژن از گیاهان راهی جدید یافته اند، راهی که به تهیه هیدروژن با مقدار زیاد و ارزان می انجامد و مقدار آن به حدی خواهد بود که بتوان از آن به عنوان سوختی سبز (تمیز) استفاده کرد.

گروهی از محققان محلول گلوکز را که از بافتهای گیاهی بدست آمده بود تا دمای 200 درجه سلسیوس و تحت فشار حرارت دادند، کاتالیزگر مورد استفاده در این آزمایش خرده های پولونیوم (Po) پخش شده درون لایه ای اسمزی از آلومینیوم اکسید بود. این فرآیند گلوکز را به هیدروژن، کربن دی اکسید و مقدار کمی متان تبدیل می کند. در این آزمایش چنانچه به جای گلوکز از متانول استفاده شود نتایج به مراتب بهتر خواهد بود. متانول (به عنوان سوختهای زیستی) از منابع گیاهی مانند ذرت و گندم بدست می آیند. اما باز هم هدروژن نسبت به این سوختها به مراتب بهتر و سالمتر است.

راههای دیگری نیز برای بدست آمردن هیدروژن وجود دارد، به طور مثال: استفاده از الکتریسیته برای تجزیة مولکولهای آب، همچنین می توان هیدروژن را از گلوکز و تحت بخار فشرده استخراج کرد، اما هزینة آن بسیار بالاست. راه دیگر تجزیة باکتریائی پسماندهای زیستی به هیدروژن است( مانند تخمیر نشاسته ) اما مشکل آنست که در کارخانجات و صنایع این کار عملی نیست.

گروه محققان امیدوارند که با تولید سوخت ارزان زندگی انسانها را از وابستگی به سوختهای فسیلی نجات دهند. زمانی که هیدروژن در هوا می سوزد، مقدار زیادی انرژی آزاد می کند و تنها محصول جانبی این فرآیند شیمیائی آب است.

انرژی2H2(g) + O2(g) ® 2H2O(g) +

در حالیکه سوختهای فسیلی مقدار زیادی گازهای گلخانه ای تولید می کنند.

خودروهای آینده با سوخت هیدروژنی

بنا بر نظر پژوهشگران، موتورهای درونسوز به زباله دان تاریخ خواهند پیوست! و قرن آینده متعلق به خودروهائی است که نه با بنزین بلکه با سلولهای سوختی هیدروژنی حاصل از تجزیة مولکولهای آب به حرکت در خواهند آمد. در حالی که موتورهای درونسوز بسیار تمیزتر از یک نسل پیش از خود هستند. با این همه این موتورها باید با قوانین سخت تر انتشار کمتر دود، گوگرد و گازهای گلخانه ای منطبق شوند. به نظر پژوهشگران اگر ما خواستار کاهش شدید کربن دی اکسید هستیم هیدروژن انتخاب دراز مدت ماست. هیدروژن را می توان از نفت یا گاز طبیعی استخراج کرد. ولی روش مطلوب تولید هیدروژن از آب است. فناوری مهم، ابداع سلولهای سوختی هیدروژنی است. پژوهشگران پیش بینی می کنند که سلولهای سوختی می توانند بر حسب مصرف سوخت و تولید کربن دی اکسید دو برابر بهتر از بتهرین موتور های درونسوز عمل کنند. استفاده از مولدهای نفتی برق نفع کمی دارد. در نگاه به آینده، ' اقتصاد مصرف هیدروژن' همان انرژ لازم برای تولید هیدروژن از برقکافت آب است که از منابع ارزان انرژی خورشیدی( بدون تولید گازهای گلخانه ای)، برق آبی و احتمالاً منابع هسته ای تأمین می شود. پژهشگران پیش بینی می کنند که در دهة آینده تعداد زیادی خودروی هیبرید بسیار کارآمد را روی جاده ها ببینند که از مولدهای نفتی برای نیرودهی به باطری ها کمک می گیرند ولی کم کم سلولهای سوختی هیدروژنی جانشین همة آنها خواهند شد.