شیمی سبز

شیمی نقشی بنیادی در پیشرفت تمدن آدمی داشته و جایگاه آن در اقتصاد، سیاست و زندگی‌روزمره روز به روز پر رنگ‌تر شده است. با این همه، شیمی طی روند پیشرفت خود، که همواره با سود رساندن به آدمی همراه بوده، آسیب‌های چشم‌گیری نیز به سلامت آدمی و محیط زیست وارد کرده است. شیمیدان‌ها طی سال‌ها کوشش و پژوهش، مواد خامی را از طبیعت برداشت کرده‌اند، که با سلامت آدمی و شرایط محیط زیست سازگاری بسیار دارند، و آن‌ها را به موادی دگرگونه کرده‌اند که سلامت آدمی و محیط زیست را به چالش کشیده‌اند. هم‌چنین، این مواد به‌سادگی به چرخه‌ی طبیعی مواد باز نمی‌گردند و سال‌های زیادی به صورت زباله‌های بسیار آسیب‌رسان و همیشگی در طبیعت می‌ماند.
بارها از آسیب‌های مواد شیمیایی به بدن آدمی و محیط زیست شنیده و خوانده‌ایم. اما، چاره‌ی کار چیست؟ آیا دوری و پرهیز از بهره‌گیری از مواد شیمیایی می‌تواند به ما کمک کند؟ تا چه اندازه‌ای می‌توانیم از آن‌ها دوری کنیم؟ کدام‌ها را می‌توانیم به کار نبریم؟ کدام‌یک از فرآورده‌های شیمیایی را می‌توان یافت که با آسیب به سلامت آدمی یا محیط زیست همراه نباشد؟ داروهایی که سلامتی ما به آن‌ها بستگی زیادی دارد، خود با آسیب‌هایی به بدن ما همراه‌اند. آیا می‌توانیم آن‌ها را به کار نبریم؟ آیا می‌توان آب تصفیه شده با مواد شیمیایی را ننوشیم؟ پیرامون ما را انبوهی از مواد شیمیایی گوناگون فراگرفته‌اند که در زهرآگین بودن و آسیب‌رسان بودن بیش‌تر آن‌ها شکی نداریم و از بسیاری از آن‌ها نیز نمی‌توانیم دوری کنیم.
بی‌گمان هر اندازه که بتوانیم از به کارگیری مواد شیمیایی در زندگی خود پرهیز کنیم یا از رها شدن این گونه مواد در طبیعت جلوگیری کنیم، به سلامت خود و محیط زیست کمک کرده‌ایم. اما به نظر می‌رسد در کنار این راهکارهای پیش‌گیرانه، که تا کنون کارآمدی چشمگیری از خود نشان نداده‌اند، باید به راه‌های کارآمدتری نیز بیاندیشیم که دگرگونی در شیوه‌ی ساختن مواد شیمایی در راستای کاهش آسیب‌های آن‌ها به آدمی و محیط زیست، یکی از این راه‌هاست. امروزه، از این رویکرد نوین با عنوان شیمی سبز یاد می‌شود که عبارت است از: طراحی فرآورده‌ها و فرآیندهای شیمیایی که به‌کارگیری و تولید مواد آسیب‌رسان به سلامت آدمی و محیط زیست را کاهش می‌دهند یا از بین می‌برند.

بنیادهای شیمی سبز
 

شیمی سبز، که ‌بیش‌تر به عنوان شیوه‌ای برای پیش‌گیری از آلودگی در سطح مولکولی شناخته می‌شود، بر دوازده بنیاد استوار است که طراحی یا بازطراحی مولکول‌ها، مواد و دگرگونی‌های شیمیایی در راستای سالم‌تر کردن آن‌ها برای آدمی و محیط زیست، بر پایه‌ی آن‌ها انجام می‌شود.

1. پیش‌گیری از تولید فراورده‌های بیهوده
 

توانایی شیمی‌دان‌ها برای بازطراحی دگرگونی‌های شیمیایی برای کاستن از تولید فراورده‌های بیهوده‌ و آسیب‌رسان، نخستین گام در پیش‌گیری از آلودگی است. با پیش‌گیری از تولید فراورده‌های بیهوده، آسیب‌های مرتبط با انبارکردن، جابه‌جایی و رفتار با آن‌ها را به کم‌ترین اندازه‌ی خود کاهش می‌دهیم.

2. اقتصاد اتم، افزایش بهره‌وری از اتم
 

اقتصاد اتم به این مفهوم است که بازده دگرگونی‌های شیمیایی را افزایش دهیم. یعنی طراحی دگرگونی‌های شیمیایی به شیوه‌ای باشد که گنجاندن بیش‌تر مواد آغازین را در فرآورده‌ها‌ی نهایی درپی داشته باشد. گزینش این گونه دگرگونی‌ها، بازده را افزایش و فرآورده‌های بیهوده را کاهش می‌دهد.

3. طراحی فرایندهای شیمیایی کم‌آسیب‌تر
 

شیمی‌دان‌ها در جایی که امکان دارد باید شیوه‌ی را طراحی کنند تا موادی را به کار برد یا تولید کند که زهرآگینی کم‌تری برای آدمی یا محیط زیست داشته باشند. اغلب برای یک دگرگونی شیمیایی واکنش‌گرهای گوناگونی وجود دارد که از میان آن‌ها می‌توان مناسب‌ترین را برگزید.

4. طراحی مواد و فراورده‌های شیمیایی سالم‌تر
 

فراورده‌های شیمیایی باید به گونه‌ای طراحی شوند که با وجود کاهش زهرآگینی‌شان کار خود را به‌خوبی انجام دهند. فراورده‌های جدید را می‌توان به گونه‌ای طراحی کرد که سالم‌تر باشند و در همان حال، کار در نظر گرفته شده برای آن‌‌ها را به‌خوبی انجام دهند.

5. بهره‌گیری از حلال‌ها و شرایط واکنشی سالم‌تر
 

بهره‌گیری از مواد کمکی(مانند حلال‌ها و عامل‌های جداکننده) تا جایی که امکان دارد به کم‌ترین اندازه‌ برسد و زمانی که به کار می‌روند از گونه‌های کم‌آسیب‌رسان باشند. دوری کردن از جداسازی در جایی که امکان دارد و کاهش بهره‌گیری از مواد کمکی، در کاهش فراورده‌های بیهوده کمک زیادی می‌کند.

6. افزایش بازده انرژی.
 

نیاز به انرژی در فرایندهای شیمیایی از نظر اثر آن‌ها بر محیط زیست و اقتصاد باید در نظر گرفته شود و به کم‌ترین میزان خود کاهش یابد. اگر امکان دارد، روش‌های ساخت و جداسازی باید به گونه‌ای طراحی شود که هزینه‌های انرژی مرتبط با دما و فشار بسیار بالا یا بسیار پایین به کم‌ترین اندازه‌ی خود برسد.

7. بهره‌گیری از مواداولیه‌ی نوشدنی
 

دگرگونی‌های شیمیایی باید به گونه‌ای طراحی شوند تا از مواد اولیه‌ی نوشدنی بهره گیرند. فرآورده‌های کشاورزی یا فرآورده‌های بیهوده‌ی فرآیندهای دیگر، نمونه‌هایی از مواد نوشدنی هستند. تا جایی که امکان دارد، این گونه مواد را به‌جای مواد اولیه‌ای که از معدن یا سوخت‌های فسیلی به دست می‌آیند، به کار بریم.

8. پرهیز از مشتق‌های شیمیایی.
 

مشتق‌گرفتن‌(مانند بهره‌گیری از گروه‌های مسدودکننده یا تغییرهای شیمیایی و فیزیکی گذرا) بایدکاهش یابد، زیرا چنین مرحله‌هایی به واکنشگرهای اضافی نیاز دارند که می‌توانند فراورده‌های بیهوده تولید کنند. توالی‌های جایگزین می‌توانند نیاز به گروه‌های حفاظت‌کننده یا تغییر گروه‌های عاملی را از بین ببرند یا کاهش دهند.

9. بهره‌گیری از کاتالیزگرها
 

کاتالیزگرها گزینشی بودن یک واکنش را افزایش می‌دهند؛ دمای مورد نیاز را کاهش می‌دهند؛ واکنش‌های جانبی را به کم‌ترین اندازه می‌رسانند؛ میزان دگرگون‌شدن واکنشگرها به فرآورده‌های نهایی را افزایش می‌دهند و میزان فرآورده‌های بیهوده مرتبط با واکنشگرها را کاهش می‌دهند.

10. طراحی برای خراب شدن
 

فروآرده‌های شیمیایی باید به گونه‌ای طراحی شوند که در پایان کاری که برای آن‌ها در نظر گرفته شده، به فرآورده‌ها‌ی تجزیه‌شدنی، بشکنند و زیاد در محیط زیست نمانند. روش طراحی در سطح مولکول برای تولید فرآورده‌هایی که پس از آزاد شدن در محیط به مواد آسیب‌نرسان تجزیه می‌شوند، مورد توجه است.

11. تحلیل در زمان واقعی برای پیش‌گیری از آلودگی
 

بسیار اهمیت دارد که پیشرفت یک واکنش را همواره پی‌گیری کنید تا بدانید چه هنگام واکنش کامل می‌شود یا بروز هر فراورده‌ی جانبی ناخواسته را شناسایی کنید. هر جا که امکان داشته باشد، روش‌های آنالیز در زمان واقعی به کار گرفته شوند تا به وجود آمدن مواد آسیب‌رسان پی‌گیری و پیش‌گیری شود.

12. کاهش احتمال روی‌دادهای ناگوار
 

یک راه برای کاهش احتمال روی‌داهای شیمیایی ناخواسته، بهره‌گیری از واکنش‌گرها و حلال‌هایی است که احتمال انفجار، آتش‌سوزی و رهاشدن ناخواسته‌ی مواد شیمیایی را کاهش می‌دهند. آسیب‌های مرتبط با این روی‌دادها را می‌توان به تغییردادن حالت(جامد، مایع یا گاز) یا ترکیب واکنش‌گرها کاهش داد.
منابع:
1. Anastas, P. T.; Warner, J. C. Green Chemistry: Theory and Practice; Oxford University Press: New York , 1998; pp 30.
2 . Jones, D. Hydrogen fuel cells for future cars. ChemMatters, December 2000
3 . La Merrill, M; Parent, k.; Kirchhoff, M. Jones, D. Hydrogen fuel cells for future cars. ChemMatters, April 2003
4. Emsleym J. A cleaner way to make nylon. NewScientist, 12 March 1994
5. Grengtoss, T.U.; Slater, S.C. How green are green plastics? Scientific American, Agust 2000
6. Ekre, B. Biodiesel: The Clear Choise. www.actionbioscience.com
7 .Tom Matthams.Perfect partnerships. New scientist 2001 20 January

منبع:   rasekhoon.net

سیاه چاله های پرجرم درقلب کهکشان ما

 

سازمان ملل سال 1388 را سال جهانی نجوم نامید تا چهارصدمین سالگرد آغاز رصدهای تلسکوپی گالیله را گرامی بدارد. وقتی گالیله نخستین بارتلسکوپش را به سوی ستاره های آسمان شب نشانه رفت حساسیت چشم انسان را 16 بارافزایش داد. گالیله، درمیان کشف های بی شمار، چهارقمرهم دراطراف سیاره ی مشتری یافت که نظریه ی منظومه ی شمسی خورشید مرکز کپرنیک را تقویت می کرد. حالا، چهارصد سال بعد، تلسکوپ های رده ی ده متری با سامانه ی اپتیک سازگار به سوی مرکز کهکشان ما نشانه می روند تا مدارستاره هایی را دنبال کنند که به دور جرم متمرکز تیره ای درحال گردش اند. رصد پارامترهای مداری چندین ستاره، ازجمله ستاره ای با دوره ی تناوب 15 ساله، هم اکنون هم نشانی محکم از وجود سیاه چاله ای با جرم 4 میلیون برابر خورشید درمرکز کهکشان راه شیری به دست می دهد. هیچ نوع شناخته شده ی دیگری از اجرام اخترفیزیکی وجود ندارد که این همه جرم را در محدوه ای به قطر زیر یک واحد نجومی متمرکز کرده باشند.
نیروی محرک چنین کشف هایی شامل پیشرفت های فناوری هم هست که منجر به توان تفکیک های بالا ونیزافزایش حساسیت از 16 برابر در زمان گالیله به 25000 برابر در روزگارما می شود. یکی دیگر از کشف های حاصل از فناوری را کارل یانسکی از آزمایشگاه های بل انجام داد. در سال 1932/1311، یانسکی یک تلسکوپ رادیویی 14/6 متری ساخت که در فرکانس 20 مگاهرتز کارمی کرد. او با این آنتن سیگنال رادیویی قوی ای را درجهت مرکز راه شیری آشکارکرد. به این ترتیب زمینه ای کاملاً جدید دراخترشناسی رادیویی شکل گرفت. رصدهای تداخل سنجی رادیویی بعدی چشمه ی رادیویی قدرتمندی (به نام قوس A یا Sgra) را در مرکز راه شیری شناسایی کرد که درمجاورت سیاهچاله ای مرکزی بود. سرمارتین رایل در سال 1974/1353 برای اختراع تداخل سنجی رادیویی برنده ی جایزه ی نوبل فیزیک شد وبسیاری براین باوربودند که یانسکی هم، اگر عمر طولانی تری داشت، حتماً برنده ی نوبل فیزیک می شد(کارل یانسکی در45 سالگی درگذشت).
سیاه چاله ی پرجرم قوس A صد بار نزدیک تراز نزدیک ترین سیاه چاله ی بعدی به ماست وبه این ترتیب فرصتی بی نظیر برای بررسی نزدیک فرایند مکیده شدن گازها به درون سیاه چاله ها برای ما فراهم می آورد. بنابراین، این سیاه چاله موضوع موشکافی های دقیق شده است. دانشمندان براین تصورند که انرژی گسیل شده از قوسA در واقع ازگازهایی رها می شود که بادهای قدرتمند ستاره ای اعضای خوشه ی ستاره ی پرجرم همسایه کشیده می شوند وبه درون سیاه چاله سقوط می کنند. درخشندگی کل (توان تابشی) قوسA چندین مرتبه ی بزرگی پایین تر از چیزی است که براساس سرعت کشش ماده ازبادهای ستاره ای پیش بینی می شود.همین موجب ارایه شدن چندین مدل نظری برای شرح این بازده بسیارکم شده است.
با وجود بررسی های نظری بسیار درباره تابش های پی درپی قوس A، هنوز روشن نیست که چرا درخشندگی این جرم این قدر کم است. حالا توجه ها معطوف به ترکیبات متغیرتابش آن درطول موج های گوناگون شده است.آنچه واقعاً جالب است این که ما درحال نگریستن به نزدیک ترین ابر سیاه چاله درطول موج های گوناگونیم وتغییرات سریع ومرتبطی را کشف می کنیم که احتمالاً ریشه درجریان پویای گازها وتابش های بسیارنزدیک به سیاه چاله دارند.

فعالیت های رصدی
 

درچند سال گذشته، تعدادی تلسکوب را برای درک بهتر ارتباط وسازوکار تابش گسیل های شراره ای درباندهای طول موجی متفاوت تنظیم کرده ایم. دراین جا به نتایج رصد انجام شده در تاریخ 12 تا 22 فروردین 1386 / اول تا یازدهم آوریل 2007 اشاره می کنم. دراین مشارکت جهانی هشت کشور وبیش از بیست مؤسسه علمی مختلف حضور داشتند. دراین فعالیت رصدی 13 رصد خانه، از جمله سه ماهواره درطول موج های ایکس (XMM-Newton)، گاما (اینتگرال -INTEGRAL)، وفرو سرخ نزدیک (تلسکوپ فضایی هابل)، ونیز تعداد بسیاری تلسکوپ های رادیویی وریز موج شرکت داشتند. در زیر به نتایج این اندازه گیری ها اشاره می کنیم.

فرو سرخ وپرتو ایکس دربرابر تابش شراره ای رادیویی.
 

شکل الف - 1 شارتابشی قوسA را به عنوان تابعی از زمان (مثلاً منحنی نور) نشان می دهد که تلسکوپ های رادیویی، فروسرخ و پرتوایکس دررصد 15 فروردین 4/1386 آوریل 2007 به دست آوردند. این منحنی ها نور نشان می دهند که این شراره های قوی درطول موج های ایکس وفروسرخ بدون هیچ تاخیر زمانی با یکدیگر هم زمان اند. هر چند، شراره ی رادیویی درفرکانس 43 گیگاهرتز، که بین ساعت های 10و 15 به وقت جهانی کشف شد، با توجه به قله های گسیل شراره های ایکس وفروسرخ تأخیر زمانی دارد. اندازه گیری تأخیر زمانی نشان می دهد که گسیل شراره ی رادیویی از نظراپتیکی پهن وگسیل فرو سرخ وایکس ازنظراپتیکی باریک است.منحنی های نوری نشان داده شده که شکل 1 با اندازه گیری های تأخیرزمانی، که در چندین آزمایش گذشته انجام داده ایم، سازگاراست. تأخیر زمانی میان رویدادهای گسیل شراره با تصویری، که درآن تابش سینکروترون شراره از نظر اپتیکی پهن است، سازگاری دارد. با گسترش پلاسما، شدت هم افزایش می یابد وبه اوج می رسد و وقتی پلاسما از نظر اپتیکی باریک می شود شدت هم درهر فرکانس کاهش می یابد. این رویداد نخست دربالاترین فرکانس ها و سپس با تأخیری درحد چند دقیقه یا چند ساعت - بسته به اختلاف فرکانس ها - در پایین ترین فرکانس ها رخ می دهد. انبساط بی دررو فعالیت شراره ای قوس A به شکل کروی صورت می گیرد واین انبساط پلاسما را، که وابسته به یک میدان مغناطیسی یکنواخت است، به شکل کره ای مشابه گسترش می دهد. زمانی که پلاسما از صفحه گسترش می یابد، ذرات نسبیتی طی انبساط بی درور سرد می شوند و، چون شارثابت است، انرژی آن ها متناسب با معکوس شعاع است وشدت میدان مغناطیسی متناسب یا عکس مجذور شعاع کاهش پیدا می کند.
یکی از پیامدهای سرد شدن بی دررو پلاسمای داغ درگازی، که ازنظراپتیکی رقیق است (نورازآن عبور می کند)، مشاهده ی تأخیر زمانی در تابش ها به صورت تابعی از فرکانس است. یکی از انگیزه های ما برای انجام دادن این پروژه این بود که تخمین بزنیم که تابش شراره ای مربوط به گازی می شود که درحال فرو ریزش درسیاه چاله است، یا گازی که از اطراف سیاه چاله پراکنده و دور می شود. تأخیر زمانی مشاهده شده این تصور را تقویت می کند که پلاسمای داغ از صفحه به بیرون گسترش می یابد وموجب کاهش ورود مواد به سیاه چاله می شود.

فرایند تابش پرتوهای ایکس درمعکوس پدیده ی کامیتون
 

تابش شراره ای پرتوهای ایکس از قوسA آشکارشده است وبه نظر می رسد که این پرتوها ازفاصله ی کمی از شعاع شوارتز شیلد گسیل شده اند.(شعاع شوارتزشیلد افق رویداد سیاه چاله ای غیر چرخان است.) تابش های شراره ای فرو سرخ دراثر معکوس پدیده ی کامپتون درمجاورت سیاه چاله ای با جرم 10×4 به توان 6 برابر جرم خورشید، تابش های ایکس را به وجود می آورند. همان طور که درشکل 2 نشان داده شده است، طی تابش شراره ای، درصدی از فوتون های فروسرخ توسط مجموعه ای از الکترون های نسبیتی درون صفحه ی قوسA به بالا پرتاب می شوند. برای تخمین مقدار شار ایجاد شده در اثر معکوس کامپتون، باید از مشخصات جمعیت توده ی کامپتون، فوتون های فرو سرخ کم انرژی ایکس تولید می کنند. مقدار جمعیت الکترون های درون صفحه گاهی موجب تأخیر زمانی قابل توجهی بین تابش شراره ای فرو سرخ و پرتوهای ایکس می شود.در واقع تأخیر زمانی، به تعداد الکترون های بستگی دارد. یک شراره ی پر انرژی فروسرخ دراثر معکوس، پدیده ی کامپتون بر روی الکترون های با دمای کم، که درشعاعی 1000 برابر شعاع شوارتز شیلد گسترده شده اند، موجب تولید پرتوهای ایکس می شود. دراثراین پدیده، همانند چند بار انعکاس صوت، تابش ضعیفی از پرتوهای ایکس پس از شراره ی اصلی باز تولید می شود که مدت ده ها دقیقه، پس از آن که شراره ی اصلی فروکش کرده، ادامه پیدا می کند که به آن اشاره شد وبه تشخیص اندازه ی لایه های خارجی اطراف سیاه چاله، که دراثر پخش نور درگاز میان ستاره ای نمی توان به راحتی آن را آشکار کرد، کمک می کند.
منبع:نشریه نجوم، شماره 198.  

منبع:  rasekhoon.net

۱۰ حقیقت جالب و عجیب در نجوم

اگرچه بشر هزاران سال است که به مطالعه آسمان می‌پردازد، ما هنوز هم در مورد جهانی که در آن زندگی می‌کنیم، اطلاعات خیلی کمی داریم. با ادامه مطالعات، گاهی متحیر و گاهی هم سردرگم می‌شویم. در اینجا مجموعه‌ای از حقایق نجومی جالب، عجیب و حیرت‌انگیز را آورده‌ایم.

• دانشمندان معتقدند که ما فقط می‌توانیم حدودا ۵ درصد ماده موجود در جهان را ببینیم. مابقی آن از مواد نامرئی (ماده‌تاریک) ساخته شده‌است و شکل مرموزی از انرژی به عنوان انرژی تاریک شناخته شده‌ است.
• ستاره‌های نوترونی خیلی متراکم هستند. طوری که اگر بشقابی پر از مواد ستاره‌های نوترونی داشته باشیم، پرجرم‌تر از ماه خواهد بود.

• خورشید انرژی زیادی تولید می‌کند. به طوری که در هر ثانیه هسته خورشید، انرژی‌ای معادل ۱۰۰ میلیارد بمب هسته‌ای آزاد می‌کند.
• گالیلئو گالیله به اشتباه به عنوان مخترع تلسکوپ معرفی شده بود. در واقع تاریخ‌نویسان معتقدند که Johannes Lippershey عینک‌ساز هلندی، مخترع تلسکوپ است. هرچند گالیله اولین کسی است که از این دستگاه به منظور مطالعه آسمان استفاده کرده‌ است.

• سیاهچاله‌ها خیلی متراکم‌اند و میدان جاذبه قوی ایجاد می‌کنند که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. البته فیزیکدانان نظری پیش‌بینی کرده‌اند که تحت شرایط خاصی نور می‌تواند از گرانش سیاهچاله بگریزد.

• نور ستاره‌ها و کهکشان‌های دوردست مدت زیادی طول می‌کشد تا به ما برسد، در حقیقت اجرامی را که می‌بینیم نور آنها صدها، هزاران یا حتی میلیون‌ها سال پیش از آنها خارج شده‌است و وقتی به آسمان می‌نگریم، گویی که به زمان‌های گذشته نگاه می‌کنیم.
• سحابی خرچنگ توسط انفجار ابرنواختری در سال ۱۰۵۴ میلادی به وجود آمده‌است. منجمان چینی و عرب در آن زمان یادداشت کرده‌اند که انفجار بسیار درخشانی بود طوری که در طی روز قابل رویت بود و چند ماه در آسمان شب درخشان مانده بود.

• ستاره‌های متحرک، درواقع ذرات غبار کوچکی هستند ( شهاب) که از میان جو ما عبور می‌کنند. دنباله‌دارها گاهی اوقات از میان مدار زمین عبور کرده و به دنبال خود ذرات غباری را به جا می‌گذارد سپس موقعی که زمین در مسیر خود از این ذرات عبور کند، ذرات گرم شده، خط‌های روشنی را در آسمان شب ایجاد می‌کنند.

• اگرچه عطارد نزدیک‌ترین سیاره به خورشید است، دما به ۱۷۳- درجه سلسیوس نیز می‌رسد. چرا؟ چون عطارد تقریبا جوی ندارد، چیزی وجود ندارد که گرما را نزدیک سطح سیاره نگه دارد. بنابراین قسمت تاریک عطارد  (قسمتی که به سمت خورشید است) بسیار سرد است.
• زهره به طور قابل توجهی گرم‌تر از عطارد است، اگرچه نسبت به عطارد دورتر از خورشید است. غلیظ بودن جو زهره، گرما را نزدیک سطح سیاره نگه می‌دارد.

منبع: Space.about.com

منبع:  Ayazastro.com