المپياد جهاني شيمي
 شیمیِ یواش - قسمت دوم
شیمیِ یواش - قسمت دومزنگ تفريح شيمي
تا قرن نوزدهم میلادی، از شیمی آهسته برای تولید سرب سفید، رنگدانه‌ای که به طور گسترده در تاریخ هنر به کار رفته، استفاده می‌شده است.

 
اما تلاش‌های اخیر در زمینه‌ی شیمی آهسته ارتباطی با هنر ندارد. کاربرد این روش در صنعت داروسازی است زیرا می‌توان کنترل بیشتری بر روند واکنش‌ها داشت. دلیل دیگر این است که شیمی فاز جامد دیگر موضوع ناشناخته‌ای نیست. واکنش‌های فاز جامد پیچیده‌تر از واکنش‌های فاز مایعی هستند که در آنها مولکول‌ها به سرعت به شکل یک مخلوط یکنواخت پراکنده می‌شوند.
 
 
 
جامدها معمولاً تجمع‌هایی از ذرات بسیار متفاوت هستند که خوب مخلوط نشده‌اند و دارای نقص‌های ساختاری و ترک‌هایی هستند که در آنها واکنش‌های شیمیایی به روش‌ها و سرعت‌های مختلف انجام می‌شوند. اما پیشرفت‌های رخ داده در تکنیک‌های عکس‌برداری، از جمله کریستالوگرافی اشعه ایکس، NMR و میکروسکوپ الکترونی در حال حاضر درک بهتری از چگونگی رخ دادن این واکنش‌ها به ما می‌دهد.
 
این اطلاعات جدید به دانشمندان کمک کرده است روند طبیعی شیمی آهسته را بهبود بخشند و این برداشت را که شیمی آهسته غیر قابل پیش‌بینی و بی‌استفاده است تغییر دهند. به گفته‌ی Friscic اگر قبل از شروع فرآیند برای آن برنامه‌ریزی انجام شود، چندان هم آهسته نخواهد بود. به عنوان مثال آزمایش‌های Mottillo در زمینه‌ی سنتز سبز چهارچوب‌های آلی-فلزی تلاشی برای سرعت بخشیدن واکنش میان مواد معدنی و اسیدهای گلسنگ‌هاست.
 
 
 
 2metal-organic framework
 
یکی دیگر از دانشجویان تیم Friscic از فرآیند متفاوتی برای سنتز مواد آلی-فلزی مختلف از اکسیدها تا فلزهای اصلی، فلزات واسطه و لانتانیدها، مواد جامدی که نقطه ذوب بسیار بالا و حلالیت پایین دارند استفاده کرده است. محققان متوجه شدند که هر اکسید فلزی با سرعتی خاص واکنش می‌دهد و می‌توان با استفاده از این موضوع فلزات را از هم جدا نگه داشت. محصولات این فرآیندها دانسیته‌ی کمتری نسبت به اکسیدها دارند در نتیجه در یک مایع با دانسیته‌ی متوسط غوطه‌ور می‌شوند در حالی که اکسیدهای باقی مانده در آن فرو می‌روند. به گفته‌ی Friscic اکسیدهای فلزی واکنش‌دهنده‌های ایده‌آلی هستند زیرا ارزان قیمت، ایمن و در دسترس هستند و تنها محصول جانبی که تولید می‌کنند آب است.
 
دیگر نمک‌های فلزی از جمله کلریدها و نیترات‌ها اسیدهایی تولید می‌کنند که در انتها به صورت زباله‌ی سمی باقی می‌ماند. علاوه بر این، بسیاری از فلزات به طور طبیعی به صورت اکسیدهایی وجود دارند که باید با اسیدهای قوی از سنگ معدن شسته شوند. با این روش جدید می‌توان بدون انجام این مرحله چهارچوب‌های آلی-فلزی با ارزش را مستقیماً از سنگ‌ها تولید کرد. تیم Friscic سعی در افزایش مقیاس این روش تولید به صنعت استخراج و جداسازی فلزات دارند.  به گفته‌ی Friscic با استفاده از چند کار ساده می‌توان سرعت واکنش را افزایش داد. برای مثال می‌توان نمونه‌ها را در فضای مرطوب قرار داد: بخار آب از طریق سوراخ‌های موجود در ساختار جامد جابه‌جا می‌شوند و به عنوان روان کننده به اتم‌ها یا مولکول‌های داخل ماده‌ی جامد کمک می‌کنند تا پخش شوند، وارد واکنش شوند یا حتی به صورت ساختارهای جدید دربیایند. 
 
روش دیگر افزایش دما به مثلاً ۴۵ درجه سانتیگراد (دمایی بسیار پایین‌تر از دمای معمول مخازن واکنش در صنعت) برای افزایش سرعت است. در این باره Mottillo می‌گوید: «اگر در هند باشیم می‌توانیم این کار را بیرون از منزل انجام دهیم.» روش سوم انجام کاری است که گلسنگ‌ها قادر به انجام آن نیستند: واکنش‌دهنده‌ها را با هم مخلوط کنیم تا به شکل یک پودر یک دست دربیایند و سطح تماس ذرات افزایش بیابد. با همین روش Mottillo فرآیند تولید ZIF-8 را به جای چند هفته در طول چند روز انجام داد.
 
تیم Braga از این روش برای تولید مواد مختلف از طریق تماس دادن واکنش‌دهنده‌های جامد به حلال بخار استفاده کردند. به عنوان نمونه آنها با قرار دادن مس(i)یدید جامد در کنار یک ترکیب آلی به مدت یک هفته در بخار آب، استونیتریل یا تولوئن، سه پلیمر جدید با پایه‌ی مس تولید کردند که پس از قرار گرفتن در معرض نور فرابنفش می‌درخشند. می‌توان از این ترکیبات در دیودها و صفحات نمایش استفاده کرد. اما به گفته‌ی Braga نکته‌ی مهم‌تر این است که حل کردن مس(i)یدید در حلال‌های معمول بسیار دشوار است؛ وجود بخار باعث می‌شود این گونه مواد بیشتر در شیمی قابل استفاده شوند.
 
 3copper(i) iodide
 
Braga و Friscic هنوز کاملاً نمی‌دانند که چه اتفاقی در این واکنش‌ها می‌افتد، اما Dominik Cincic استادیار دانشگاه Zagreb در حال استفاده از روش آنها در سنتز آلی است. سنتز آلی شاخه‌ای از شیمی است که به طور مرسوم به انرژی وابسته است. تیم Cincic نشان داده‌اند که اعمال بخار می‌تواند در سنتز مولکول‌های آلی کوچک دارای پیوند دوگانه‌ی کربن-نیتروژن به کار رود. هدف بعدی تیم استفاده از این روش در سنتز یک مرحله‌ای آمین‌هاست (ترکیبات آلی حاوی نیتروژن که در بسیاری از رنگ‌ها و داروها استفاده می‌شود و به طور معمول برای تولید نیاز به دو یا سه مرحله سنتز دارد). 
 
تمام افرادی که روی این روش جدید کار می‌کنند می‌دانند که هنوز راه درازی در پیش دارند. مکانیزم آن هنوز به خوبی درک نشده است و هیچ مدل محاسباتی برای سرعت بخشیدن به این فرآیند وجود ندارد. علاوه بر این، برخی عقیده دارند که صنعت شیمی بدون استفاده از حلال امکان‌پذیر نیست. از دیدگاه Walter Leitner از دانشگاه فنی آخن آلمان این روش جدید در سنتز غیر آلی موفقیت بیشتری داشته است و این حوزه در طول تاریخ تأثیر کمتری نسبت به سنتز آلی بر محیط زیست داشته است. بهترین راه برای کاهش تأثیرات مخرب سنتز آلی بر طبیعت جایگزینی حلال‌های سمی با حلال‌های سازگار با محیط زیست است.

منبع:
 
 
منابع مفید:


نجات از پلاستیک

آب فوق بحرانی

زنگ زدن سریع

بازیافت سبز

پلاستیک سبز: دوست طبیعت

سنتز آلی - ویکی پدیا

هوا زدگی - ویکی پدیا

سفید آبِ سرب - ویکی پدیا

شیمی سبز - ویکی پدیا

1395/1/3لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 المپياد شيمي

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد شيمي
 پيوندها
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  3769
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  3769