6 تفاعلات كيميائية غيّرت شكل حياتك للأفضل!
كتب: أحمد حسين
معضلة دخول علمي في ثانوية عامة تتلخص في 3 كلمات، الكيميا والفيزيا والأحياء. الكيميا العضوية بقى أو التفاعلات الكيميائية أو المواد القلوية والحمضية وغيرهم كتير، والفيزيا طبعًا بكهربتها ودوايرها وتردداتها ونظرياتها، والأحياء والأعضاء والوظائف والأشياء والناس والحيوانات وكده.
لو قولنا مثلًا، إن الفيزيا هي دراسة الكون، من أول الأجرام السماوية الضخمة، لحد أصغر جزء في المادة. والأحياء هي دراسة الكائنات، من أول الفيلة لحد أصغر كائن لا يرى بالعين المجردة. ممكن نقول بقى، إن الكيميا حاجة بين البينين، يعني الكيميا هي دراسة التفاعلات اللي بتحصل حوالينا وجوانا كل يوم.
كل يوم، بتحصل تفاعلات كيميائية في كل مكان حوالينا، ملايين التفاعلات، بس الفكرة إنها بتحصل بشكل لا إرادي مننا، بس إيه اللي يحصل لو قررنا نعمل إحنا التفاعلات دي، بحيث نسهّل على نفسنا أمور في الحياة مثلًا؟
6 تفاعلات كيميائية غيرت شكل حياتنا
-تفاعل ميلارد (Maillard Reaction)
بالنسبة للإنسان البدائي اكتشاف النار كان إنجاز عظيم وغيّر له حياته بشكل كبير، بقى قادر إنه يستخدم النار دي للتدفئة، أو إنه يطبخ عليها أكله ويخليه أسهل في المضغ والهضم. لكنه في النهاية كان بيجمّع الخضروات والفاكهة واللحمة ويحطهم مع بعض ويطبخ وخلاص، بس عمره مثلًا ما فكّر إن ممكن يكون في حاجة ممكن يغمّس بيها أو يعمل ساندوتشات!
سنة 1913، عالم فرنسي اسمه ”لويس كاميل ميلارد“ وصف تفاعل كيميائي ممكن نعتبره من ”ألذ“ التفاعلات الكيميائية في التاريخ. ميلارد قدر يكتشف، إن السكريات والأحماض الأمينية، لما بيتفاعلوا مع بعض في درجة حرارة عالية، ممكن ينتجوا لنا العيش، ومن العيش بقى خرجت الساندوتشات بجميع أنواعها والبيتزا والكريب والبان كيك وكل هذه الأشياء المسيلة للعاب.
ممكن نقول كمان إن الراجل ده، هو السبب في حاجة زي تحميص القهوة، يعني راجل صاحب مزاج. زائد إني شايف يعني _بشكل شخصي_ إننا لازم نقول إن تفاعله ده هو اللي خلانا ناكل عيش.. حرفيًا!
-البرونز
زمان، أيام الإنسان الأول، كانوا الناس بيحاربوا برضه، سواء على أرض عايزين يمتلكوها أو غذاء أو أي شيء يمكن أن يتم الحصول عليه. فبدأوا يصنعوا عصيان خشب، وبعدها بدأوا يصنعوا أطراف مُدببة من الحجر. بس الموضوع ده ماكانش كافي بالنسبة لهم، ففكروا في المعادن لأنها أكثر صلابة.
طيب، عندنا على الأرض أربع معادن منتشرة، النحاس والدهب والفضة والبلاتين، ودول يا إما غاليين، يا إما وزنهم تقيل، يا إما أضعف من إنهم يبقوا سيوف. كده موضوع المعادن يبوظ؟ أبدًا، جابوا النحاس وخلطوه مع مادة تانية، اللي هي القصدير أو الصفيح، ونتج عن الخلط أو التفاعل ده البرونز، اللي أصبح المادة الأساسية لـصنع السيوف، لحد ما جيه الحديد بعد كده وغيّر كل شيء.
-التخمّر (Fermentation)
لما أسلافنا تعبوا من مطاردة الحيوانات في كل مكان، أو يعني ما كان نسخة حقيقية من البوكيمون، قرروا إنهم ياكلوا اللي يزرعوه أحسن. بس إحنا أكيد مش هياكلوا حبوب خام بس كده، فعملوا إيه؟ عملوا حكاية التخمّر دي، اللي اكتشفوها بالصدفة في الأساس، لما لقوا إن ترك الفاكهة لفترة في وعاء من جلود وأعضاء الحيوانات، بيخليها أحلى بعد فترة.
اللي بيحصل إن بعض أنواع البكتيريا التي لا ترى بالعين المجردة دي، عندها القدرة على تخمير السكر وتحويله لحمض وغاز وكحول. ده بقى أدى لصنع أشياء كتير زي الجبنة والنبيد والزبادي، وحتى الفاكهة وبعض الحبوب أصبحت قابلة للأكل بسبب موضوع التخمّر ده.
-التصبّن (Saponification)
في فترة ما من التاريخ، كان الاستحمام ده أمر غريب وغير مألوف أوي، إلا للحاجة الضرورية أو القصوى، وماكانش بيبقى استحمام أوي يعني كان عبارة عن غطس في أي بحيرة وخلاص.
في حوالي سنة 2200 قبل الميلاد، البشر قدروا إنهم يعملوا تفاعلات كيميائية بين الميّه والرماد القلوي وزيت أو دهن الحيوانات، ولقوا إن التفاعلات دي أنتجت مادة تخلي ريحتهم أحلى وبينضفوا بشكل أفضل كمان، ومن هنا بدأت فكرة الصابون.
الدهون والنباتات هي مواد ثلاثية الجليسيرية (Triglycerides)، وده نوع من المواد الدهنية اللي بتتكوّن في الجسم بشكل طبيعي. اللي بيحصل بقى إنك لما بتضيف المادة القلوية، فإنت بتفتت الدهون بعيد عن الجلسيرين، ساعتها بتحصل على أملاح الأحماض الدهنية (Fatty Acid Salts)، وهي دي المادة الرئيسية في الصابون.
الجميل في الصابون بقى، إن فيه مواد كارهة للماء، ودي بتقدر تسحب الدهون والأشياء اللي بتترسب على الجلد، وفيه مواد تانية محبة للماء، ودي اللي بتساعد الصابون على تنظيف نفسه وتنظيف الشيء الملامس له كمان.
-السليكون
عارف الكمبيوتر أو اللابتوب أو الموبايل اللي بتستخدمهم معظم الوقت دول؟ كل الشرائح اللي فيهم دي ماكانتش هتبقى موجودة لو ماحصلش التفاعل بتاع السليكون. هي الفكرة إن السليكون مادة سهل تلاقيها، يعني هي في النهاية 25% رمل، بس علشان تتحول لشريحة من اللي موجودين في الأجهزة، لازم تبقى نقية لدرجة 99.9999%!
بس دي مش أصعب حاجة. السليكون الصلب النقي بيكون عبارة عن مليارات الكريستالات المنفصلة، وكل ما الكريستالات دي تتقابل، بيكون صعب يحصل أي تفاعل يوصّل الكترونات. بس عملية تشورالسكي (Czochralski process) حلّت الموقف.
اللي بيحصل إن السليكون بيتسيّح، وبعدين بيضاف عليه مواد زي البورون أو الفوسفور أو أي مادة ضرورية لتحويله لشبه موّصل (Semi-Conductor). بعدها، بيتم غرس عمود معدني في الخليط ده، وبيتسحب بهدوء علشان يحتفظ بالتفاعل بينه وبين الخليط. في النهاية بيتصب الخليط اللي طلع مع العمود ده في قالب أسطواني، وبكده يبقى عندك سليكون نقي ممكن تستخدمه في صنع الشرائح الذكية. (الصورة اللي تحت بتشرح الخطوات دي من الشمال لليمين)
-عملية هابر- بوش (The Haber-Bosch process)
كل كائن حي بيكون فيه نسبة أساسية من النيتروجين، لبناء اللبنات الأساسية اللي زي الأحماض الأمينية والحمض النووي. وعلشان يتحول النيتروجين لشيء مفيد من الناحية الحيوية، لازم التربة تمتصه من الهوا، وبعدين البكتيريا تحوله لأمونيا علشان النبات يستفيد بيها.
سنة 1909، عالم ألماني اسمه ”فريتز هابر“ قدر _بمساعدة كارل بوش_ يخلينا نعمل العملية دي من غير ما نستنى التربة تمتص النيتروجين والليلة دي كلها. فقدرنا من خلال العملية دي نحوّل النتروجين والهيدروجين لأمونيا. ومن أهم استخدامات الأمونيا كان صنع السماد، اللي أعطى للمزارعين والفلاحين القدرة على عدم انتظار دورة تحوّل النيتروجين لأمونيا في التربة.
ده خلانا كبشر قادرين على إنتاج كميات كبيرة جدًا من المحاصيل الزراعية. إحنا في الأساس بننتج كل سنة حوالي 450 مليون طن من السماد، شوف بقى دول ممكن يساهموا في إنتاج محاصيل قد إيه. ده غير إنه كمعلومة هامشية ممكن نقول إن من ساعة ما hنتجنا السماد، وعدد السكان زاد من 1.7 مليار لـ 7.4 مليار.
طبعًا البشرية في نفس الوقت اللي بتزيد فيه، بتقل برضه بنفس التفاعل ده، لأنه بينتج عنه النترات، اللي بتدخل في صناعة المتفجرات والأسلحة والأشياء اللي من هذا القبيل، واللي بتساهم بشكل كبير _للأسف طبعًا_ في مسح كتل بشرية كاملة، وده الوجه الأخر المظلم للعلم.
المصادر: howstuffworks nature tf.uni-kiel chemguide
