علم شیمی و کاربردی کردن آن (word) 24 صفحه

عنوان :علم شیمی و کاربردی کردن آن

قالب بندی : word

تعداد صفحات : 24

محتویات

مقدمه

کاربرد شیمی در زندگی روزمره

تاریخچه مختصر علم شیمی و کاربردهای اش

علم شیمی، فناوری نانو و برخی کاربردهای آن در صنعت آب

نگاهی به چگونگی کاربردی کردن علم شیمی با دو مثال

اهمیت کاربرد فناوری نانو در صنعت آب

برخی کاربرد های فناوری نانو در عرصه صنعت آب

نانو فیلتراسیون

نانو حسگر ها

شیمی سبز: پیش‌گیری از آلودگی در سطح مولکولی

بنیادهای شیمی سبز

کوشش‌ها و دستاوردهای شیمی سبز

سخن پایانی

فهرست منابع

قسمتی از متن

علم شیمی و کاربردی کردن آن
مقدمه:
کاربرد شیمی در زندگی روزمره
شیمی از کاربردی ترین علوم تجربی می باشد که به طور مستقیم در زندگی روزمره با آن مواجه هستیم. به طوری که به جرات می توان گفت کسی نیست که در منزل و یا محیط کار با محصولات و کاربردهای شیمی در ارتباط نباشد .از آب و غذایی که در منزل و یا بیرون می خوریم تا تمیز کردن و ضد عفونی کردن منزل و محیط کار و بسیاری تفریحات،همگی محتاج علم شیمی است. البته این آشنایی لازم نیست که در حد اصولی باشد، بلکه منظور آشنایی تا حد شناختن مواد شیمیایی که روزانه با آن سروکار داریم ،کاربردهای آنها و کمک گیری از آنها در مشکلات مختلف ،رفع مسمومیت با مواد شیمیایی به عنوان بازی و سرگرمی و امثال آن باشد.
یکی از مهم ترین کاربردهای مواد شیمیایی در زندگی روزمره استفاده از مواد ضدعفونی کننده است .استفاده از ضد عفونی کننده ها و گندزداها از عوامل مهم پیشگیری از بیماری ها است.شوینده ها بیشترین حجم مواد شیمیایی که روزانه با آن سروکار داریم را تشکیل می دهند.لذا شناخت آنها خیلی مهم است شناختی که باعث می شود از حجم انبوه نام ها و تبلیغات گوناگون بهترین را انتخاب کنیم و فریب رنگ ،شکل ،بو و طعم ظاهری را نخوریم .زیرا ساختمان اصلی اکثر شوینده ها یکی است و تفاوت آنها در ظواهر نام برده شده و نوع تبلیغات می باشد.به عنوان مثال تمام پودرهای ماشین لباس شویی پر بورات وجود دارد.و حال اگر سازنده ای در تبلیغ خود بگوید که پودر ما شامل پر بورات است معلوم است که.......
مطالعه این مطالب دید جدیدی از مواد شیمیایی را در منزل استفاده می کنید ته شما می دهد و باعث می شود از مواد دیگری استفاده کنید.سعی کنید مواد شیمیایی را از فروشگاههای مواد شیمیایی تهییه کنید و بسیاری از ضد عفونی کننده ها را خودتان بسازید.اگر مصرف موادی مثل آب ژاول، ساولن، آب اکسیژنه، الکل، بتادین، جوش شیرین،جوهر نمک و استون و آمونیاک و امثال آن در منزلتان زیاد است آنها را در مقادیر بیشتر و غلیظ از فروشگاه های مواد شیمیایی تهیه کرده و هنگام نیاز مقداری از آن را رقیق کنید.این کار تا ده برابر هزینه شما را کاهش می دهد.
تاریخچه مختصر علم شیمی و کاربردهای اش
شیمی یکی از علومی است که هموراه در زندگی بشر دخالت کامل داشته و وارد و به اندازه که تمدن کنونی بیشتر شود دخالت آن در شئون مختلف زندگی نیز زیادتر خواهد شد. ما در دنیایی زندگی می کنیم که پر از مواد شیمیایی گوناگون است. بعضی از این مواد مانند آب کاملاً برایمان آشنا است اما بسیاری مواد دیگر وجود دارند که چندان آشنا نیستند. واقعیت آن است که ما از هر لحاظ با مواد شیمیایی روبرو هستیم. لباسی که می پوشیم، غذایی که مصرف می کنیم، کاغذی که مطالب را روی آن می خوانیم همگی مواد شیمیایی به شمار می روند. علم شیمی از اجسام و خواص و ساختمان آنها و واکنشهایی که آنها را به اجسام دیگر تبدیل می نماید بحث می کند. طی هزاران سال، دانش شیمی تنها منحصر به تهیه اکسیرها، عطرها و جوهر های پاره ای از فلزات بود. یونانیان قرن پنجم که همواره در صدد پی بردن به رموز و اسرار طبیعت بودند آب را که مایه حیات سایر موجودات است عنصری ساده می پنداشتند حال آنکه آب ترکیبی از دو عنصر ساده اکسیژن و هیدروژن است.
فکر اولیه وجود عناصر ساده ابتدا از امپدوکل و سپس از ارسطو می باشد. ارسطو معتقد بود که چهار عنصر آب، هوا، خاک و آتش مظهر خواص اصلی از قبیل رنگ، استحکام و حالت اجسام می باشند و از ترکیب آنها مواد گوناگون به وجود می آید.
شیمی در طول تاریخ طولانی و تکاملی خود دورانهای گوناگونی را پشت سر گذاشته که می توان آن را به سه بخش عمده تقسیم کرد: دوران باستان که هنوز شیمی به صورت یک علم مشخص درنیامده بود. دوران کیمیاگری از آستانه پیدایش مسیحیت تا سالهای 1700 میلادی و دوران شیمی جدید. در سراسر دوران تاریک قرون وسطی دانش شیمی نیز همچون دیگر رشته های علوم پیشرفت قابل ملاحظه ای ننمود. کشف الکل و جوهر گوگرد به وسیله کیمیاگر ایرانی محمد زکریای رازی و کشف فسفر در سال 1675 میلادی توسط براند آلمانی از آثار دوره کیمیاگری است. کیمیاگری تنها در اواخر قرن هفدهم و اوایل قرن هجدهم بود که به صورت دانشی حقیقی و واقعی به نام شیمی در آمد. رابرت بویل انگلیسی نخستین کسی بود که دلیرانه با نظرات و عقاید قدما درباره وجود عناصر چهارگانه و تبدیل فلزات مخالفت نمود. به عقیده بویل عنصر جسمی است غیرقابل تجزیه و از ترکیب آنها اجسام مختلف پدید می آید. نظریات بویل در کتاب شیمیدانان شکاک کم و بیش یادآور نگرش ابن سینا در کتاب «ابطال کیمیا» است که در شش قرن پیش از آن به رشته تحریر درآورد. ژوزف بلاک شیمیست اسکاتلندی در سال 1757 گاز کربنیک را به دست آورد و آن را هوای ثابت نامید. ژوزف پریستلی انگلیسی در سال 1774 گاز اکسیژن را ضمن حرارت دادن اکسید قرمز جیوه برای نخستین بار تهیه کرد. هنری کاواندیش دانشمند انگلیسی نیز در سال 1766 هیدروژن خالص را کشف نمود و خواص آن را معلوم و مشخص نمود. برگمان شیمیست سوئدی این نظر را ارائه کرد که هوا مخلوطی از سه گاز است. هوای معیوب (ازت)، هوای خالص (اکسیژن) و اسید هوایی (گاز کربنیک) بالاخره شارک گیوم سئل شیمیست دیگر سوئدی درباره بی اکسید منگنز مطالعاتی کرد و همین موضوع راهنمای او برای تهیه اکسیژن گردید. لاووازیه که در حقیقت بنیانگذار شیمی جدید محسوب می شود گامهای بلندی در راه آزمایش و پژوهش علمی برداشت. کشف گازهای اکسیژن و هیدروژن به لاووازیه این امکان را داد که به تفسیر علمی درستی برای پدیده سوخت و ارتباط آن با هوا نائل آید. لاوازیه ثابت نمود که عمل سوختن ترکیب جسم است با اکسیژن و در این مورد یکی از قوانین اصلی شیمی، یعنی اصل بقاء ماده را به شرح زیر وضع کرد:
هیچ چیز از بین نمی رود و هیچ چیز خلق نمی شود. در تمام واکنشهای شیمیایی مجموع وزنهای مواد پیش از فعل و انفعال شیمیایی مساوی وزن های مواد به دست آمده است.
در آغاز قرن هجدهم یعنی در سال 1800 میلادی ولتا فیزیک دان انگلیسی نخستین پیل را کشف کرد و از آن پس الکتروشیمی در دسترس جهانیان قرار گرفت. دیوی انگلیسی از تجزیه الکتریکی پتاس مذاب فلز پتاسیم و سپس از سود گداخته فلز سدیم را به دست آورد. او با تجزیه الکتریکی ثابت کرد که برخلاف عقیده لاوازیه که اکسیژن را عامل ترشی می نامید تمام اسیدها اکسیژن ندارند. همچنین وهلر آلمانی در آغاز این قرن با استفاده از پتاسیم موفق به کشف آلومینیوم گردید و از آن پس عناصر یکی پس از دیگری پیدا شدند. در اواخر نوزدهم دیمتری مندلیف شیمیست نابغه روس با تنظیم جدول تناوبی معروف خود عده زیادی از عناصر را از خاصیت تکرار اتم ها پیش بینی کرد و با کشف آنها شیمی در ردیف علوم مدرن و درجه اول قرار گرفت. بالاخره در حدود سال 1760 برتلو شیمی دان بزرگ فرانسوی توانست از ترکیب مستقیم کربن و هیدروژن استیلن را تهیه نماید. شیمی جدید به عنوان یک علم نظام یافت طی 200 سال گذشته شکل گرفت و از همان آغاز به کلی از شیوه های کیمیاگری دور شد. از آغاز قرن نوزدهم تا کشف و نوآوری در علم شیمی و کاربردهای آن در تکنولوژی و زندگی با سرعت هرچه تمام تر ادامه دارد.
علم شیمی، فناوری نانو و برخی کاربردهای آن در صنعت آب
استفاده از فناوری های نوین به خصوص فناوری نانو در راستای کاهش اثرات سوء آلودگیهای زیست محیطی، بعنوان یکی از راهکارهای مدیریتی مطرح می‌باشد. یکی از مواردی که این فناوری کاربرد خود را متبلور می‌نماید در ارتباط با منابع آب می‌باشد که در نظر گرفتن چالشهای پیش رو ضرورت استفاده از آن را پر رنگ تر نموده است. در این مطلب برخی کاربرد‌های فناوری نانو در صنعت آب اشاره شده است.
آب یکی از ضروری ترین عناصر حیات بر روی زمین است و اگر چه بیش از 70 درصد از سطح کرة زمین با آب پوشیده شده است اما کمتر از 3 درصد از آن آب شیرین می‌باشد. از این مقدار 79 درصد به قله‌های یخی تعلق دارد، 20 درصد آن آبهای زیر زمینی است که به راحتی قابل دسترسی نمی باشد و فقط 1 درصد آن شامل دریاچه ها و رودخانه ها و چاهها می‌باشد که به راحتی به دست می آید. در مجموع در هر زمان تنها یک ده هزارم از کل آبهای کره زمین به سادگی در دسترس انسان قرار دارد.
در دسترس بودن آب سالم و پاک یکی از مهمترین مسائل پیش روی بشر می‌باشد و به تدریج که مقدار مصرف آب بیشتر می‌شود مواد آلاینده نیز به طرق مختلف باعث آلوده کردن منابع آبی می‌گردند و این مسأله در آینده بحرانی تر خواهد شد. مجمع عمومی سازمان ملل متحد به منظور افزایش آگاهی و ترغیب، جهت اداره بهتر امور مربوط به آب و حراست بهتر از این منبع حیاتی، سال 2003 را سال بین المللی آب شیرین اعلام نمود. پذیرش حق برخورداری از آب بعنوان یک حق برای بشر ممکن است مهمترین گام در بر طرف کردن دشواری تأمین این بنیادی ترین عنصر زندگی مردم باشد.

***

نگاهی به چگونگی کاربردی کردن علم شیمی با دو مثال
اهمیت کاربرد فناوری نانو در صنعت آب
فناوری نانو طی مدت کوتاهی که از ظهور آن می گذرد کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون یافته است. در نتیجه صنعت آب، بعنوان یکی از پایه‌های حیات از این مسئله مستثنی نیست و در بخشهای مختلف آن، شامل ساخت سدها، حفاظت خطوط لوله انتقال آب، تصفیه آب و پساب، شیرین سازی آب و غیره، فناوری نانو کاربرد یافته است.
امروزه در جهان بسیاری از مردم به دلایل بلاهای طبیعی، جنگ و زیر ساختهای ضعیف خالص سازی آب، به آب بهداشتی دسترسی ندارند. حدود یک میلیارد نفر به منابع آبی دسترسی ندارند. روزانه‌5000 کودک به علت مبتلا شدن به امراض ناشی از مصرف آب غیر بهداشتی می‌میرند.
تمام تلاش محققین این است که با کمک روشها و فناوریهای جدید بتوانند این مشکلات را کاهش دهند. یکی از این فناوریها، فناوری نانو است.
در مجموع کاربردهای متعددی را می‌توان در زمینه استفاده از فناوری نانو متصور بود که اهم آنها در ذیل آمده است:
1-استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفیه آلاینده ها
2-رنگ زدایی از آب آشامیدنی
3-نمک زدایی از آب
4-نانو پوشش ها
5-نانو لوله‌های جاذب گازهای سمی
6-نانو پلیمرهای متخلخل
7-استفاده از نانو ذرات در تصفیه پسابها
8-نانو فیلترها
9-حذف آرسنیک موجود در آب با استفاده از فناوری نانو
در ادامه نگاهی به کاربرد‌های این فناوری در صنعت آب خواهیم داشت.
برخی کاربرد های فناوری نانو در عرصه صنعت آب
فناوری نانو با روشهای زیر می‌تواند در تهیه آب تمیز کمک کند ؛
1. غشاهای فیلتر اسیون نانو متری به منظور افزایش بازیابی آب
2. روشهای سازگار با محیط زیست جهت تصفیه آبهای زیر زمینی به وسیله اجزای معدنی و آلی
3. نانو مواد برای بهبود کارایی فرایندهای فتو کاتالیستی و شیمیایی
4. نانو حسگرهای زیستی جهت تشخیص سریع آلودگی آب
در ادامه برخی موارد فوق توضیح داده می‌شود.