التصنيف: العلوم الكيميائية

هناك أشياء كثيرة يمكن أن يتفكر فيها الإنسان الذي يمضي نهاره في المنزل. فمثلاً، خلال التنظيف قد يرى عنكبوتاً قد نسج شبكته في إحدى زوايا المنزل. ولو أدرك أن عليه التفكر في هذا المخلوق الذي لا يهم أحداً عادة، سوف يرى أن آفاقاً جديدة فتحت له. فهذه الحشرة الصغيرة التي يراها أمامه هي معجزة في التصميم. فهناك تناسق في الشبكة التي ينسجها العنكبوت، وإذا حصل وتسائل كيف يمكن لحشرة صغيرة أن تنجز مثل هذا التصميم الكامل المدهش فأجرى بحثاً سريعاً فسوف يصادف حقائق أخرى استثنائية. فالخيوط التي يستخدمه العنكبوت مرنة ثلاثين بالمائة أكثر من خيوط المطاط ذات السماكة نفسها. والخيوط التي ينتجها العنكبوت تضاهي بجودتها العالية الخيوط التي يستخدمها الإنسان في تصنيع الأدرع الواقية من الرصاص. فعجباً لتلك المادة التي يعتبرها الناس مجرد شبكة عنكبوت بسيطة فيما هي واحدة من أفضل مواد التصنيع في العالم.

قال الله تعالى : ( مثل الذين اتخذوا من دون الله أولياء كمثل العنكبوت اتخذت بيتا وإن أوهن البيوت لبيت العنكبوت لو كانوا يعلمون ) . [سورة العنكبوت: الآية 41].

فهنا نرى القرآن الكريم يختار صفة التأنيث حينما يتحدث عن العنكبوت فيقول : (كمثل العنكبوت اتخذت بيتاً) وقد كشف العلم مؤخراً أن أنثى العنكبوت هي التي تنسج البيت وليس الذكر وهي حقيقة بيولوجية لم تكن معلومة أيام نزول القرآن.

والحقيقة الثانية هي وصف بيت العنكبوت بأنه أوهن البيوت ولم يقل القرآن خيط العنكبوت أو نسيج العنكبوت وإنما قال بيت العنكبوت وهي مسألة لها دلالة ولها سبب. . والعلم كشف الآن بالقياس: إن خيط العنكبوت أقوى من مثيله من الصلب ثلاث مرات وأقوى من خيط الحرير وأكثر منه مرونة فيكون نسيج العنكبوت بالنسبة لاحتياجات العنكبوت وافياً بالغرض وزيادة ويكون بالنسبة له قلعة أمينة حصينة فلماذا يقول القرآن: (وإن أوهن البيوت لبيت العنكبوت) ولماذا يختم الآية بكلمة (لو كانوا يعلمون) لا بد أن هنالك سراً.

والواقع أن هناك سراً بيولوجياً كشف العلم عنه فيما كشف لنا مؤخراً فالحقيقة أن بيت العنكبوت هو أبعد البيوت عن صفة البيت بما يلزم البيت من أمان وسكينة وطمأنينة فالعنكبوت الأنثى تقتل ذكرها بعد أن يلقحها وتأكله. . والأبناء يأكلون بعضهم بعضاً بعد الخروج من البيض ولهذا يعمد الذكر إلى الفرار بجلده بعد أن يلقح أنثاه ولا يحاول أن يضع قدمه في بيتها.

وتغزل أنثى العنكبوت بيتها ليكون فخاً وكميناً ومقتلاً لكل حشرة صغيرة تفكر أن تقترب منه وكل من يدخل البيت من زوار وضيوف يقتل ويلتهم. . إنه ليس بيتاً إذن بل مذبحة يخيم عليها الخوف والتربص وإنه لأوهن البيوت لمن يحاول أن يتخذ منه ملجأ والوهن هنا كلمة عربية تعبر عن غاية الجهد والمشقة والمعاناة وهذا شأن من يلجأ لغير الله ليتخذ منه معيناً ونصيراً. .

ذروة في دقة التعبير وخفاء المعاني ومحكم الكلمات وأسرار العلوم مما كان معروفاً أيام النبي ومما لم يعرف إلا بعد موته بألف عام. . إعجاز قطعي لا شك فيه يتحدى العقل أن يجد مصدراً لهذا العلم غير المصدر الإلهي.

و مركبنا لهذا الشهر … يتعلق بهذه الحشرة الصغيرة التي وُرد ذكرها في القران و وُرد الإعجاز العلمي في بيتها …

Spideroin(العنكبوتين)

مقدمة بسيطة جداً عن العناكب …

تعتبر العناكب من ضمن المفصليات من طائفة العنكبوتيات وتتضمن هذه الطائفة أيضاً القُرادة والعثة والعقارب .. ويوجد في طائفة العنكبوتيات رتبة الحشرات العنكبوتية ( Araneae ) والتي تحتوي على 40000 ألف نوع من العناكب المختلفة الأحجام و الأشكال و الألوان و الطبائع و الغرائز ، و يعتبر عنكبوت المنزل المعروف أقل هذه الأنواع ابتكاراً و تفنناً في صنع نسيجه . و لا تزال الدراسات الميدانية و البحوث العلمية المتقدمة تكشف عن المزيد من أنواع العناكب .

والمنتشرة في جميع أنحاء العالم باستثناء قارة القطب الجنوبي ..

ويوجد هناك ثلاث أنواع من عناكب المنزل :

1- Tegenaria domestica

2- Tegenaria atrica

3 – Tegenaria parietina

وللعناكب 8 أرجل و8 أعين بسيطة ( أربعة أزواج ) ، وأنياب والتي من خلالها تفترس بها ضحيتها ..
و من دراسة حياة العناكب لاحظ العلماء أن بيت العنكبوت له شكل هندسي خاص دقيق الصنع ، و مقام في مكان مختار له في الزوايا ، أو بين غصون الأشجار ، و أن كل خيط من الخيوط المبني منها البيت مكون من أربعة خيوط أدق منه ، و يخرج كل خيط من الخيوط الأربعة من قناة خاصة في جسم العنكبوت .
و تدل الدراسات المستفيضة للحشرات على أن بعضها له حياة اجتماعية ذات نظم و مبادئ و قوانين تلتزم بها في إعداد مساكنها و الحصول على أقواتها و الدفاع عن نفسها و التعاون فيما بينها بصورة تدهش العقول و ذلك بإلهام من خلقها الذي يجعلها تبدو و كأنها أمم لها كيان و نظام و عمران .
من ناحية أخرى ، تستخدم العناكب في مجالات البحث العلمي لتجريب تأثير بعض المواد المخدرة عليها ن كما أن العناكب من أوائل الكائنات التي وضعت في سفن الفضاء لملاحظة سلوكها و هي تبني شباكها تحت تأثير انعدام الجاذبية في الفضاء الخارجي و تجري حالياً دراسات علمية مكثفة للإفادة من حرير العنكبوت على النطاق التجاري على غرار ما حدث بالنسبة لاستخدام الحرير المنتج بواسطة دودة القز . وكذلك استخدام سمومها في الطب …

…خيوط العنكبوت ..

…. خواصـــــــــــه ….

…. حريرالعنكبوت أقوى من الفولاذ ….

خيوط العنكبوت حريرية رفيعة جداً، حتى أن سمك شعرة واحدة من رأس الإنسان يزيد عن سمك خيط نسيج العنكبوت بحوالي 400 مرة . و إذا كانت هذه الخيوط تبدو ضعيفة واهية تمزقها هبة ريح ، إلا أن الدراسات أوضحت أنها على درجة عالية من المتانة و الشدة و المرونة . ومن المعروف أن هذا النوع من خيوط العنكبوت يعد أقوى مادة بيولوجية عرفها الإنسان حتى الآن، وتعتبر الخصلات الحريرية التي تكون نسيج العنكبوت أقوى من الفولاذ، ولا يفوقها قوة سوى الكوارتز المصهور، ويتمدد الخيط الرفيع منه إلى خمسة أضعاف طوله قبل أن ينقطع، ولذلك أطلق العلماء عليه اسم “الفولاذ الحيوي” أو “الفولاذ البيولوجي” أو “البيوصلب”، وهو أقوى من الفولاذ المعدني العادي بعشرين مرة، وتبلغ قوة احتماله 300.000 رطلا للبوصة المربعة، فإذا قدر جدلا وجود حبل سميك بحجم إصبع الإبهام من خيوط العنكبوت فسيُمْكِنه حَمل طائرة “جامبو” بكل سهولة..

كيف تتكون خيوط العنكبوت ..؟؟؟

لقد راقب الباحثون أنواع مختلفة من العناكب فوجدوا أن لها قدرات فائقة في العمليات الإنشائية حين تشيد بيوتها و تنسج غزلها ..
وأنثى العنكبوت هي التي تقوم بنسج الخيط، عن طريق آلية هندسية تعتبر معجزة إلهية في حد ذاتها، فخيط العنكبوت الضئيل الذي يظهر أمام العين المجردة مصنوع بالطريقة نفسها التي يصنع بها الكوابل شديدة الصلابة؛ حيث يتكون الخيط المفرد من عدة خيوط متناهية في الصغر ملتفة حول بعضها، وقد يبلغ سمك الخيط الواحد منها 1 من مليون من البوصة، تنتجه غدد أنثى العنكبوت (سبع غدد على الأقل و أحياناً يصل عدد هذه الغدد في بعض أنواع العناكب إلى 600)
من خلال ثلاثة مغازل خاصة موجودة أسفل البطن، ويوجد قرب كل مغزل فتحات لغدة صغيرة تخرج منها المادة التي تكون الخيوط الحريرية، وهي مادة معظمها من البروتين.
فتقوم العنكبوت بالضغط على بطنها ، لتدفع الخيوط الحرارية خارج الغدد السبع الموجودة في بطنها ، وتقوم بربط طرف الخيط الأول ، المعروف باسم الجسر ، بساق عشبة ما ، أو ورقة شجر . ثم تهبط إلى الأرض مع الخصلة ، وهي مستمرة بعملية الحياكة ، ثم تنزل إلى الأرض وتصعد إلى نقطة أخرى مرتفعة ، لتسحب الخيط بقوة ، وتربطه في مكانه جيدا باستخدام مادة لاصقة تخرج من إحدى غددها أيضا . فتقوم أولا بتثبيت خصلة ، بشكل أفقي دائما ، ثم تسقط خيطين حريرين في كل طرف من أطراف الخيط الأول ، وذلك لتكوين جسور أخرى اقل ارتفاعا من الأولى والتي ستصبح أساس شبكة العمل . ثم تقوم بغزل خيوط عدة داخل شبكة العمل هذه ، على أن تلتقي الخيوط جميعا في الوسط . وهنا يأتي العمل الذكي ، حيث تقوم بوضع المادة اللاصقة على الخيوط الخارجية من الشبكة فقط ، وعندما تنتهي كليا من صنع الشبكة تكمل عملية وضع الغراء في الداخل وعلى بعض المقاطع فقط بحيث تترك مكانا لها لتتحرك عليه بسهوله .
ولهذا السبب لا تقع العنكبوت في شباكها الخاصة … سبحان الله العظيم الذي أودع هذه الحكمة في هذه الحشرة الصغيرة .
وبعد إنجاز الشبكة ، تقوم العنكبوت بصنع عش صغير لها بالجوار ، وعادة ما تقوم بلف ورقة شجر وتضع لنفسها بالداخل سريرا مريحا من الحرير . لأنها بالطبع قد تنتظر طويلا قبل وصول ضحيتها الأولى .
وأخيرا تقوم بوصل خيط إنذار بين عشها والنسيج ، كي تشعر بأي اهتزاز قد يحدث على النسيج نتيجة سقوط أي حشرة عليه. وعند حدوث هذا الاهتزاز تسرع إلى وسط النسيج لتعرف الشيء الذي ستتعامل معه . وبسبب الضعف الحاد في الرؤية عندها ستعتمد العنكبوت على حواسها الأخرى لتحديد صفات الفريسة . فإذا كانت ضخمة ومميتة تطلق سراحها من بعيد ، أما إذا كانت كبيرة ولا تؤكل ، كاليعسوب ، فستلفها بخيوط الحرير من بعيد أيضا ،باستخدام عضو متخصص آخر ، هو الغدة العنقودية الشكل . تجهد الحشرة الفريسة نفسها بمحاولة التخلص من الشرك ، بعد ذلك تبدأ العنكبوت بالتقدم نحوها عبر الخيوط الآمنة التي تركتها لنفسها دون مادة لاصقة ، وإذا صدف أن أخطأت مرة ووضعت أرجلها على المادة اللاصقة فإن جسمها سيفرز مادة كالزيت تعمل كمحلل كيميائي للغراء ، يساعدها على التحرر من جديد .
وبالنسبة للغدد فإن العنكبوت الواحدة لا تملك جميع هذه الغدد ولكن على الأقل تملك ثلاث في حالة الذكور وأربع في حالة الإناث .
وهذه الأنواع هي ..

ومن أمثلة ذلك ( ) الموجود في أنثى العنكبوت الأسود والذي يعتبر أكثر السموم تأثيراً على الفقريات ويسبب اطلاق هائل للناقلات العصبية ..
… تطبيقات سم العنكبوت …

هناك الكثير من التطبيقات المُستخدمة على سم العنكبوت ..
ومنها على سبيل المثال : الزراعة والطب ..
ومازالت الأبحاث جارية حتى الآن لإكتشاف المزيد من فوائد السموم واستخدامها في عمل المبيدات الحشرية وكذلك في العقاقير والأدوية الطبية …

… المبيدات الحشرية ..

وُجد أن تأثير المكونات الموجودة في سم ( neurotoxic ) خاص بنوع معين من الحشرات مثل : الصراصير ، الجُد جُد ، ذبابة الفكهة والعثة التي تدمر محاصيل القطن .. وهذه الخاصية الخيارية للمبيدات أضفت عليها ميزة بأن جعلتها غير ضارة على بعض الأحياء الآخرى ، فلذلك ليس هناك أي خطورة تُذكر على الأحياء إذا دخلت في سلسلة الطعام ..
وبالإضافة إلى ذلك فلقد وُجد بأن هذه السموم ليس لها تأثير على البيئة ( صديقة البيئة ) عكس المبيدات الحشرية الكيميائية المُصنعة …
فبالنسبة للمبيدات الكيميائية التقليدية لا تكون خاصة بنوع معين من الحشرات ، وبالإضافة إلى ذلك فهي سامة جداً على الإنسان خاصةً إذا كانت بكميات كبيرة ، ولذلك نرى سبب ميل وانجذاب العلماء لصنع وتطوير المبيدات التي تعتمد على سم العنكبوت ..

… سم العناكب لعلاج القلب ….

قال باحثون أميركيون إن سم العناكب الذئبية، ترانتشولا، قد يساعد في منع الإصابة بحالة انقباض القلب ..
وتؤدي هذه الحالة إلى اختلال نبض عضلة القلب. وينجم عن ذلك فشل في ضخ الدم بشكل سليم ، وقد ينتهي الأمر إلى وفاة المصاب إذا تأخر علاجه.
ويلجأ الأطباء عادة في هذه الحالة إلى الاستعانة بصدمات كهربائية لإعادة القلب إلى وتيرة خفقانه العادية .. لكن مجلة ( nature ) أوردت أن باحثين من جامعة ولاية نيويورك الأميركية اكتشفوا بروتينا في سم عناكب الترانتشولا، يمكنه أن يقدم علاجا لهذه الحالة في المستقبل.

نبض القلب ..

وتعود الإصابة بارتعاش القلب إما إلى حصول نوبة قلبية أو وقوع صدمة للجسد، كأن يتعرض الصدر لضربة قوية .
وقال البروفيسور فريديريك ساخس من فريق الباحثين: إن القلب يحوى أجهزة استقبال مخصصة للمواد المستقدَمة ميكانيكيا، مما يؤدي إلى توليد شحنات كهربائية.
ومضى قائلا في تصريح لـ بي بي سي أونلاين: تتكون هذه المستقبِلات من نحو عشرة ملايين خلية في القلب، وهي قابلة للتحفيز ومترابطة في ما بينها. وتؤدي الارتباطات الكهربائية في ما بينها إلى صدور نبض القلب بشكل متزامن. ولكن حين تحصل مشكلة ما فإن القلب يفقد انسجام خفقانه.
وتقع المشكلة حين تتمطط أنسجة القلب نتيجة للمرض أو لحصول صدمة خارجية.
وتؤدي التغييرات الميكانيكية في أنسجة القلب المتمططة إلى حصول بلبلة في المستقبلات، تتولد عنها إشارات كهربائية عشوائية، تسبب بدورها ارتعاشا مضطربا في أنسجة القلب المحيطة.

تقلص الانعكاسات ..

وقد انطلق البروفيسور ساخس وفريقه في رحلة للبحث عن مادة كيماوية تقلل من اضطراب النبض، فوجدوا ضالتهم بين فكَّي العنكبوت الذئبية.
إذ تبين أنه بإمكان بروتين موجود في سم هذه العنكبوت الكبيرة الحجم، أن يوقف النبض العشوائي ويسمح بالتحكم في حركة القلب.
وقد أطلق على هذه المادة اسم “جي.اس.ام.تي.اكس-4…
وأظهرت تجارب أجريت على قلوب أرانب أن البروتين أوقف في بعض الحالات ارتعاش خفقان القلب بشكل تام.
والمثير للاهتمام هو أن تأثير هذا البروتين لا يظهر سوى على عضلات القلب المتمططة. وظهر أن استخدام كميات كبيرة من البروتين لا تكون له أي آثار جانبية على أنسجة القلب السليمة، مما يعني أن مخاطر تعاطي هذا الدواء محدودة.
وقال البروفيسور ساخس: إنه لمن المهم جدا ثبوت صحة هذا. في البداية لم أكن أصدق أن الأمر يتعلق بعلم حقيقي، لأن النتيجة مغرية جدا.
وقد أثار احتمال استخدام عقار لعلاج هذا المرض الواسع الانتشار والقاتل اهتمام العديد من شركات صناعة الأدوية.

منع جلطة الدماغ ..

حرمان الأكسجين يمكن أن يسبب سكتة دماغية أو الإفراط في التدخين وبالتالي ينتج عنه تلف للخلايا في الدماغ .. ويعتبر الجلوتامات ( Glutamate ) هو الناقل العصبي في دماغ الإنسان وكميات كبيرة منه تطلق من خلال تدمير الأعصاب فتسبب موت الخلايا العصبية المجاورة .. والعنكبوت المُسماة بـ ( Holena curta funnel –web ) تنتج سم يحتوي على مكون فعال جداً وهو ( HF-7 ) الذي يعمل على إعاقة المُستقبلات على غشاء الخلية العصبية ويمنع تكوين الجلوتاميت .. والأدوية التي تستخدم هذا المركب تحد تلف الدماغ من ضحايا السكتة الدماغية …
… حقـــــــائق حـــــول العنــــــــــاكب …

• ليس جميع العناكب تنسج النسيج أو الشبكة …

• يفقد النسيج خاصية اللزوجة بعد يوم تقريباً وذلك يعود إلى بعض العوامل مثل تجمع الغبار والتعرض للهواء …

• حتى تحافظ العنكبوت بطاقتها فإنها تأكل نسيجها قبل عمل نسيج جديد وبالتالي فإن البروتين المُستخدم في صناعة الخيوط يُعاد تدويره …

هل تعلم ..

أن أضخم أنواع العناكب تعيش في البرازيل، ويصل وزنها إلى 85 جراماً

ممنوع اصطحاب العناكب والفئران!!

إعلان جديد اصدرته الحكومة الامريكية جاء فيه انه يمكن للمسافرين علي خطوط الطيران في الرحلات الداخلية اصطحاب القطط والكلاب والقرود والحيوانات الصغيرة الأخرى معهم‏،‏ غير أنه غير مسموح باصطحاب العناكب والفئران والثعابين‏‏
وقد عدلت وزارة النقل الأمريكية تعريف حيوانات الخدمة الذي كان مقتصرا حتى الآن علي الحيوانات التي تساعد المسافرين ذوي الإعاقة البدنية وأشهر هذه الحيوانات الكلب المرشد لمكفوفي البصر‏‏ ويشمل التعريف الجديد الحيوانات التي تؤدي خدمات أخري مثل سحب الكراسي المتحركة‏،‏ أو مساعدة المصابين بالصرع علي استشعار النوبات قبل حدوثها ….

وأخيــــــــــــراً ….

ولذا فإنه قد يكون من المدهش ادراك أن هذا العنصر الذي يكوِّن مركبات كيميائية مع عناصر أخرى قليلة (مثل الهيدروجين ، والأكسجين ، والنيتروجين) أكثر مما تكونه باقي العناصر الأخرى مجتمعة والتي يزيد عددها عن المائة ، يوجد في صورتين نقيتين فقط هما الماس والجرافيت . وفي الماس تكون كل ذرة كربون محاطة بأربع ذرات أخرى من الكربون أيضا فتكوِّن شبكة ثلاثية الأبعاد ، بينما في الجرافيت تكون كل ذرة كربون مجاورة لثلاث ذرات كربون أخرى في نفس المستوى مما يؤدي إلى تكون رقيقة تشبه سلك المزرعة ذو الفتحات الواسعة . وتكون رقائق الجرافيت تلك مقترنة ببعضها بطريقة غير متماسكة وتنزلق بسهولة مما يعطيها ملمسا ناعماً .

الألمــــاس …

الجرافيـــــــت ….

والصورتان السابقتان هما الصورتان الوحيدتان اللتان يوجد فيهما الكربون النقي ، أو هكذا كنا نعتقد حتى الماضي القريب !

وفي الماس يكون لكل ذرة كربون أربع روابط أما في الجرافيت فيهبط العدد إلى ثلاثة ، وإذا تكونت وصلتان فقط تنتج سلسلة من ذرات الكربون .

وقد ظهر الدليل على وجود السلاسل الكربونية القابلة للكسر في فترة الأربعينيات من القرن الماضي من خلال التجارب التي أجراها أوتوهان ، وكان هذا الاكتشاف يمثل بالنسبة له الجانب غير المطلوب أثناء محاولاته لتصنيع ذرات أكبر وأضخم بإضافة نيوترونات إلى الذرات الأصغر.

اكتشـــاف الفوليرين ” البكمنستر فوللر ”

بدأ اكتشاف الفوليرين والأنابيب فائقة الدقة بالصدفة عام 1944 عندما لاحظ أوتوهان وجود سلاسل من الكربون أثناء إجرائه لتجارب كانت تستهدف تخليق ذرات ثقيلة من ذرات أخف عن طريق امتصاصها للنيوترونات .
وكان هان مهتما بالكشف عن الفروق الصغيرة في الوزن بين بعض ذرات العناصر الثقيلة التي يقوم بتبخيرها في قوس كربوني . وأثناء مشاهدته لتلك النتائج ، لاحظ أن القوس أنتج أيضا سلاسل من الكربون كان لها – بالصدفة البحتة – نفس الوزن الجزيئي للمعدن . وقد استعمل هان أقطابا أخرى (مصنوعة من معادن غير الكربون) ، وسجل حدوث سلاسل الكربون في ملحوظة في نهاية تقريره ثم واصل بحثه الرئيسي . ولم تتم متابعة النتائج التي توصل إليها بشأن سلاسل الكربون بعده مباشرة ، ولذا فقد تأخر اكتشاف C60 لسنوات عديدة.
ويعتبر اكتشاف الفوليرين أحد أمثلة الاكتشاف العملية التي تأتي مصادفة ، ومنها الكثير .

التركيب الجزئي

يمكن أن يوجد العنصر المفرد في صورة جزيئية واحدة أو أكثر ، ويمكن أن تكون لهذه الصور صفات مختلفة تماما . والجرافيت والماس معروفان منذ آلاف السنين وكان من المعتقد أنهما هما الصورتان الوحيدتان للكربون . أما مركبات الفوليرين والأنابيب النانومترية فهي الصور المكتشفة حديثا للكربون .

الشكل الهندسى

يأخذ الفوليرين ، أو الجزئ C60 ، شكل المجسم العشريني الناقص وهو نفس شكل كرة القدم . وهناك جزيئات أخرى تأخذ شكل عديد السطوح المنتظم وشبة المنتظم . وبالرغم من أن الأشكال الأفلاطونية الخمسة (المنتظمة) ، والأشكال الأرشميدية الثلاثة عشر (شبه المنتظمة) هي تركيبات هندسية ، فإنها يمكن أن توجد أيضا في العالم الحقيقي .

السلاسل في الفضاء

ظهر في السبعينيات من القرن الماضي فرعان جديدان في الكيمياء أولهما هو الكيمياء الفلكية الفيزيائية وثانيهما علم العنقوديات, وقد فتح هذان الفرعان الباب لبعض الاكتشافات المثيرة بمساعدة علم الفلك المعتمد الذي يعتمد على الموجات اللاسلكية . حيث يمكن استغلال الإشارات اللاسلكية الناتجة من السحب الكبيرة التي تحمل ملايين الأطنان من الغاز في المسافات بين النجوم في الكشف عن الجزيئات . وقد وجد الباحثون أيضا جزيئات غريبة لم يتم تصنيعها في المعمل !

وفي نفس الوقت ، أدت طرق جديدة لتكوين تجمعات الذرات والكشف عنها معمليا ، وارتبطت هذه التجمعات ببعضها بطرق جديدة أدت إلى ظهور فئة جديدة من الجزيئات تسمى الجزيئات العنقودية وعلى وجه التحديد ، تمثل الجزيئات العنقودية مرحلة انتقالية بين الجزيئات والمواد الصلبة ، وتعكس خواصها تلك الصفات بقوة . ويمكن اعتبار السلاسل والتجمعات الأخرى لذرات الكربون كجزيئات عنقودية .

وفي سسيكس في إنجلترا ، كان هاري كروتو وديف والتون يكوِّنان سلاسل كربونية طويلة تنتهي بالهيدروجين عند أحد طرفيها والنيتروجين عند الطرف الآخر . وقد وجدا أن الأنماط الطيفية لتلك المواد تطابق قمم امتصاص وانبعاث معينة تشاهد في السحب الغازية الكبيرة في مجرتنا التي تسمى بالطريق اللبني . وقد اكتشفا أيضا إشارات من تلك السحب تشير إلى وجود سلاسل كربونية أطول من تلك التي يستطيعون تصنيعها في المعمل .

وكان تركيز تلك الجزيئات الطويلة أعلى مما يتوقعه أي إنسان . وقد تعجب العالمان بشأن مصدر تلك الإشارات . وكان أحد التفسيرات الممكنة يكمن في النجوم ، التي تولد طاقتها بدمج العناصر الخفيفة (مثل الهيدروجين) في عناصر اثقل . ويمكن أن تكون النجوم صغيرة وفي هذه الحالة تسمى الأقزام البيضاء ، أو يمكن أن تكون كبيرة ، وفي هذه الحالة تسمى العمالقة الحمراء .

وتقع شمسنا بين هاتين الحالتين . وفي النهاية تم العثور على مصدر سلاسل الكربون الطويلة تلك في نجوم كربونية باردة من نوع العملاق الأحمر ، والتي اختفى منها الهيدروجين وهي الآن “تحرق” ذرات الهيليوم ثم يتم الإلقاء بهذا الكربون إلى الحيز الموجود بين النجوم .

وهكذا زال الاعتقاد القديم الذي يقول بأن الكربون يوجد في الطبيعة في صورتي الجرافيت والماس فقط .

العناقيد والكُرات

أخيراً ، وفي عام 1985 أقنع كروتو زميله الأمريكي ريك سمولي ، بأن يشترك معه في مشروع لانشاء نموذج لمحاكاة الظروف الموجودة في مثل تلك النجوم المسماة بالعمالقة الحمراء في المعمل.

وفي الآلة التي استخدمها سمولي يقوم جهاز ليزر قوي بتبخير قطعة صغيرة من الجرافيت لتتحول إلى سحابة ساخنة من الجسيمات التي يتم تبريدها باستخدام تيار من غاز الهيليوم ، مما يسمح للذرات بالتكثف على شكل عناقيد . وتم تحليل الخليط باستخدام جهاز حساس جداً يسمى مقياس طيف الكتلة ، وقد أوضح هذا الجهاز وجود عدد كبير من الجزيئات كتلتها 720 وكانت العناصر الوحيدة الموجودة هي الهليوم والكربون . وحيث أن الهليوم هو عنصر خامل تماماً ، فقد كان الاستنتاج أن تلك الجزيئات الكبيرة يجب أن تكون مصنوعة من 60 ذرة كربون،

كتلة كل منها 12 ، وكانت القمة عند 720 على الرسم الناتج من مقياس طيف الكتلة قوية جداً، وأكبر من القمم الأخرى المجاورة ، مما يعني أن جزئ C60 يمكن أن يتكوَّن وأن يظل باقيا في ذلك الوسط ذي الطاقة العالية لمقياس طيف الكتلة ، حيث تتكسر العديد من الجزيئات الأخرى (تنشظي) بطرق مميزة لكل منها ، مما يسمح بالتعرف عليها . وتعني تلك السحابة شيئا واحداً فقط ، وهو أن تجمُّع 60 ذرة كربون كان تجمُّعاً ثابتاً بدرجة غير عادية C60 تولكن الباحثين واجهوا موقفا محيراً : فقد أعطت قياسات طيف الكتلة دليلا واضحاً على وجود C60 ، ولكن الكميات المكتشفة كانت قليلة إلى درجة لا تسمح بإجراء تحليل لاكتشاف البنية التركيبية . وبعد عدة أيام من المناقشات المشتركة والتفكير العميق تم التوصل إلى فرضية جميلة ولكنها محفوفة بالمخاطر : إن ذرات الكربون في الجزيء C60 ترتب نفسها لكي تشبه كرة القدم ونظراً لتماثلها التركيبي ، الذي يظهر دائما في الأشكال الفنية لـ بكمنستر فولر ” نسبةً إلى المهندس الأمريكي بكمنستر فولر الذي صمم الملعب المدرج ” ، قام العلماء بتسمية الجزيء باسمه ، والاسم الكيميائي المضبوط لهذا الجزيء صعب جداً* ! وعادة ما يتم اختصار بكمنستر فوليرين إلى الفوليرين أو البكي بول . وقام الفريق بنشر اكتشافه في الجريدة العلمية ذائعة الصيت “Nature” . وكانت البنية المتماثلة للجزيء هي مجرد فرضية وكان من المهم الوصول إلى إثبات مباشر للتوزيع الهندسي للجزيء لإثبات أن هذا الأمر ليس محل شك .

وفي العقود التالية ، قام بعض العلماء بتصنيع أقفاص كيميائية شديدة التماثل (تنتهي بذرات هيدروجين) ، وكان أكبرها هو الدوديكاهيدران H20 C20 ، وكان هناك العديد من خطوات التفاعل التي يتم عبرها تحضير تلك الجزيئات (كل منها يؤدي إلى إنقاص الكمية التي يتم الحصول عليها في النهاية) بحيث لم يحاول أحد تحضير جزيئات أكبر . وكان مجرد تصور إمكانية التحضير الذاتي لجزيء أكبر من الدوديكا هيدران بثلاثة مرات بتسخين الجرافيت هو ضرب من الخيال ، إلا أنه كان سهلاً للغاية !

ولكنه كان حقيقيا في الواقع ، وكانت هناك كميات كبيرة من C60على وشك أن يتم
تصنيعها !
اكتشاف الفوليرين

ويطلق علي البيوتان الاول اسم البيوتان العادي اما اليبوتا ن الثاني يطلق علية اسم الايزو بيوتان لاحتوائه علي سلسلة هيدروكربونية متفرعة . و بالطريقة نفسها نجد ان البنتان الذي يمتلك الصيغة الجزيئيةC5H12 يمكن ان يتشكل على هيئة 3 متمتكبات بنائية كما يلي :

نتقدم إليكم معشر الكيميائيين بهذا المركب البسيط تركيبيا والمهم تقنيا وعمليا.
اليوم بإذن الله نشرع سوارينا لنبحر في ٌمركب جديد وهو:

نجزم بإن الإجازة الصيفية ونظرا لإرتاع درجة الحرارة الغير مألوف فأن كثير من حوادث الحرائق لاقدرالله تحدث في العالم وبنسبة تتراوح بين 60-70% .فقمنا ولكل كيميائي مفكر بوضع هذا المركب ضمن حلقات مركب الشهر لمعرفة أهمية هذا المركب وكيفية الإستفادة منه.
في البدأ كلنا نعرف غاز الإيثان(CH4) وعند إستبدال ذرة هيدروجين بذرة كلور والإستبدال المستمر وهذا بالطبع يحدث وكلنا نعرف تحت تأثير الضوء وتسمى هذه العملية “الكلورة للميثان” أو “كلورة الكلوروفورم”..

هناك عدة طرق لتحضيره منها:
1-يحضر فعل الكلور أو أحادي كلوريد الكبريت على ثنائي كبريتيد الكربون(CS2)في وجود برادة الحديد.
CS2+3Cl2====>CCl4+S2Cl2
2-يحضر كما قلنا بالكورة التامة للكلوروفورم أو بطريقة إستبدال ذرة هيدروجين بذرة كلور إبتادءا من الميثان حتى نحصل على رابع كلوريد الكربون.

الخواص الطبيعية لهذا المركب:

رابع كلوريد الكربون هو عبارة عن سائل شفاف ذو رائحة مقبولة تشبه رائحة الكلوروفورم.ويغلى عند درجة76م ولا يتأثر بالهواء الجوي كما هو الحال في الكلوروفورم.

الخواص الكيميائية لهذا المركب:

يمتلك هذا المركب العديد من الخواص الكيميائية التي تميزه عن غيره من المركبات العضوية ومما لفت إنتبهاي هذه الخاصيتين:
1-يختزل بواسطة برادة الحديد”الرطبة” إلى الكلورفورم.
2-يمكن التفرقة بينه وبين الكلورفورم بواسطة محلول فهلنج الذي يختزل الكلورفورم ولكنه لايختزل بواسطة رابع كلوريد الكربون.

اختلفت الآراء وتناقضت النظريات بالنسبة لأصل النفط وكيفية تكونه وحفظه تحت الأرض . النفط بصورة عامة يمكن ان يكون قد تكون من المواد اللاعضوية (Inorganic ) او من مواد عضوية ( Organic ) ولكن بصورة عامة هناك أسباب عديدة تؤيد صحة النظرية العضوية في تكوين النفط .
في عام ( 1956 ) اقترح العالمان ( Hunt و Jamieson ) بان النفط متكون جزئيا من الكائنات الحية ثم ترسب في الصخور الرسوبية وان الجزء الأخير من النفط تكون فيما بعد داخل الصخور الرسوبية نتيجة بعض التغيرات الكيماوية .
فيما بعد لوحظ ان النفط الخام يحتوي على مشتقات الكلوروفيل ( Chlorophyll ) ومشتقات ( الهمين )
( Hemin ) ان الكلوروفيل هو الصبغة الخضراء الموجودة في النباتات اما الـ (همين ) فهو صبغة دم الحيوان .
في عام 1934 وجد العالم (Treibs) ان مشتقات الكلوروفيل أكثر بثلاثين مرة من مشتقات ( الهمين ) ولهذا فقد اقترح الأصل النباتي لتكوين النفط وذلك لكثرة مشتقات الكلوروفيل في النفط الخام .
في سنة 1952 تمكن (Oakwood) من فصل وعزل المركبات النشطة ضوئيا (Optically active Compounds) من النفط الخام وقد لاحظ ان هذه الاجزاء او المركبات هي عبارة عن هايدروكاربون متبلور.
ان المركبات النشطة ضوئيا لاتتكون على الإطلاق الا من الكائنات الحية وهذا فان أصل النفط يمكن اعتباره من الكائنات الحية .
في عام ( 1962 ) استطاع العالم (Mair) من عزل نواة ( السترويد ) (Steroid Nuclei) وهذه النواة توجد في الكائنات الحية فقط ، فمعنى ذلك ان النفط قد تكون من اصل كائنات حية وجاء اكتشاف (Mair) تاكيدا لنظـــــــــــــــرية (Oakwood) وفيما بعد جــــــاء العالمان (Sokolov and Veber ) واعلنا نتيجة بحث طويل على مركبات الهيدروكاربون الموجودة في الرسوبيات الحديثة المترســـــــــبة في البحر الاسود وبحر الكاسبيان (Black Sea) و (Caspian Sea) بان هذه الرسوبيات الحديثة تحتوي على مركبات عضوية متجمعة لها خواص النفط ولاكن لاتحتوي على أي هايدروكاربون ضمن حدود (C2-C14) ولهذا فقد اكد بان الهايدروكاربون الموجود في الرسوبيات الحديثة لايمكن اعتباره نفطا بالمعنى الصحيح ، وذلك لفقدان وعدم توفر الجزء المكون من C14 والذي يؤلف حوالي 50% من النفط الخام . والهايدروكاربون الموجود في الرسوبيات الحديثة في البحر الاسود وغيره من البحار لاتحتوي على أي نوع من البرافين (Paraffin’s) او نفتين (naphthenic) او أي نوع من انواع (aromatic hydrocarbons) الحاوية على اقل من تسع ذرات كاربون التي هي في الواقع لاتتكون من الكائنات الحية ولهذا فان مثل هذه المركبات الموجودة في النفط الخام لابد وان يعتبر تكوينها ثانويا ويحدث فيما بعد وبالذات بعد تغطية الرسوبيات الحديثة بطبقات رسوبية أحدث .
بالنسبة للبيئة التي يتكون فيها النفط يمكن اعتباره بيئة اختزالية وليست بيئة تاكسد ، وابسط دليل على ذلك هو قلة الاوكسجين الموجودة في النفط الخــــام ( 2%بالوزن ) .
يمر المستودع الخازن للنفط الخام بدرجات مختلفة ومتباينة من حرارة وضغط ومثل هذه التغيرات قد تنتج بسبب الحركات الارضية ، الترسيب ، دفن الرواسب الحاوية على النفط وغيرها من الاسباب بالنسبة للضغط المسلط على النفط الخام فانه يتراوح بين الضغط الجوي وضغط ( 80000 ـ 10000 ) psi كذلك بالنسبة لدرجة حرارة النفط داخل الأرض فقد تكون عالية وتصل إلى أكثر من ( 250 ) درجة فهرنهايت . إذن فان النفط يعاني تغيرا كبيرا في درجات الحرارة وأيضا في الضغط من دون إن يحدث تغير واضح في خواصه الفيزياوية ولكن بعض التغيرات الكيمياوية تحدث نتيجة مثل هذه التغيرات الحرارية والضغط .
درجة حرارة المستودع النفطي نادرا ما تتعدى ( 7ر100م ) ولكن درجة حرارة ( 114 م ) قد سجلت بالفعل في بعض الآبار النفطية العميقة .

طبيعة المواد العضوية المكونة للنفط The Nature of Organic Source Material )
لايوجد أي دليل قاطع على نوعية المواد العضوية الاولية المكونة للنفط وهل هي مكونة من نوع واحد او من عدة انواع من المواد العضوية .

1ـ البروتينات ( (Proteins :
تعتبر البروتينات من مركبات النتروحين المكونة للجزء الاكبر من النباتات والحيوانات وتحتوي هذه البروتينات على حوالي 16% الوزن من النتروجين .
ايضا يوجد الكاربون ، والهيدروجين ، والاوكسجين ، والكبريت ، الفسفور والحديد
ان العديد من الحوامض الامينية وجدت في الصخور الرسوبية القديمة والكثير منها موجود الان في الصخور الروبية الحديثة في معظم البحار ولهذا فقد تكون البروتينات من المواد الضرورية لتكون النفط الخام .
2ـ الكاربوهايدرايت ( Carbohydrate ) :
توجد الكاربوهايدرايت ( المواد النشوية ) في الأجزاء الحيوانية والنباتية على السواء وهذه المواد تتكون بصورة رئيسية من :ـ
سكر الكلوكوز (glucose sugar) C6H12O6
النشاء (Starches) (C6H10O5)n
السليلوز(Cellulose) (C6H12O5)
وجميع المواد النشوية تتكون من جزيئات طويلة متعددة الحلقات وجميع هذه الجزيئات يمكن تحليلها لتعطي الحوامض التالية:
Humus (هيومس) و Humic acid (هيوميك) ويمكن اعتبار هذه الحوامض من المكونات الرئيسية في تكوين النفط الخام.
3ـ الشحوم والحوامض الدهنية Fats, fatty acids :
تدخل الشحوم والحوامض الدهنية في تركيب الأجزاء النباتية والحيوانية وهذه المواد قد تتدخل في تكوين النفط
4ـ الهيدروكاربون Hydrocarbons :
تحتوي هذه المواد على الكاربون والهيدروجين والأوكسجين وقد تلعب دورا رئيسيا في تكوين النفط .
يمكن تقسيم الكائنات الحية التي تجهز المواد الأولية العضوية لتكوين النفط الى :
1ـ النباتات : مثل الفطريات ، البكتريا ، الاعشاب البحرية وغيرها .
تستطيع النباتات المائية صنع وتكوين مركبات عضوية معقدة من مركبات لا عضوية مذابة في ماء البحر .
2ـ الحيوانات : ان وجود النفط مخزونا في صخور كلسية limestone او رملية sandstone حاوية على متحجرات دليل ثانوي على الاعتقاد بان بعض الحالات يكون النفط فيها ناتجا من تحلل الاجزاء الغير صلبة للحيوانات القديمة وبهذا تختفي الأجزاء الغير صلبة وتبقى الاجزاء الصلبة للحيوان محفوظة داخل النفط الموجود في طبقة الفارس الأسفل الموجود في حقل الرميلة وبالذات في الحجر الكلسي الحاوي على حيوانات متحجرة Shelly limestone)) .

مواد عضوية غير بحرية :

بعض المواد العضوية تتكون على اليابسة وثم تنتقل الى البحار وهذه المواد هي :
Humic acid C20H10O6 (هيوميك)
Geic acid C20H12O7 (جيك)
Ulmic acid C20H14O6 (ألميك)
مثل الحوامض اعلاه توجد في التربة الحاوية على مواد نباتية محللة .
يمكن اعتبار الاصماغ النباتية والمواد الشمعية من المواد العضوية الاخرى المهمة في تكوين النفط .

تحول المواد العضوية الى نفط .

يحدث تحويل المواد العضوية نتيجة :ـ
1ـ تاثير البكتريا ( Bacterial Action ) :
تلعب البكتريا دورا هاما في تحويل المواد العضوية وتفسيخها على اليابسة اما في البحار فتكثر البكتريا الاختزالية والتي تعيش في الرسوبيات البحرية .

2ـ الضغط والحرارة ( Pressure and temperature ):
الحرارة والضغط او الضغط لوحده يمكن اعتباره من العوامل الرئيسية في تحويل المواد العضوية الى نفط .
ان التفاعلات الناتجة بسبب زيادة الحرارة والضغط قد أو قد لا تحتاج إلى مواد مساعدة تساعد على زيادة سرعة التفاعل بدون ان تدخل في التفاعل .
يعتبر عامل الوقت (Time ) من العوامل الأساسية في تحويل المواد العضوية إلى نفط بواسطة الحرارة والضغط ، بمعنى أخر إن بعض التفاعلات لو أعطيت وقتا جيولوجيا طويلا فإنها قد تحدث في درجات حرارة اقل مما لو كان وقت التفاعل قصيرا.
3ـ المواد المشعة (Radio active Matter):
تكثر المواد المشعة في الصخور والمعادن المكونة للصخور البحرية وهذه المعادن المشعة في حالة تحول مستمر محررة حرارة وهذه الحرارة الموضعية قد تساعد على تحليل المواد العضوية وتزيد من سرعة تفاعلها
بعض المواد العضوية البسيطة قد تكون مواد عضوية معقدة لها خواص كيمياوية وفيزياوية جديدة وذلك نتيجة اتحاد المواد العضوية البسيطة مع بعضها البعض تحت ظروف معينة وتسمى تلك العملية ( البولي مرزشن ) ( Poly merisation ).
تلعب الحرارة والضغط والعوامل المساعدة دورا هاما في تفاعل ( البولي مرزشن )

6C2H2 Prt C6H6
بنزين Catalyst استيلين
في التفاعل أعلاه تم اتحاد ستة جزيئات من الاستلين تحت درجة حرارة وضغط معينين وبمساعدة عامل مساعد ملائم تم الحصول في المختبر على البنزين والذي هو عبارة عن مادة جديدة تختلف نهائيا عن المادة التي تكون منها .
تلعب عملية ال ( Poly merisation ) دورا فعالا في تكوين مركبات جديدة ومعقدة من مركبات بسيطة وتلعب دورا فعالا في تكوين المركبات العديدة المكونة للنفط الخام .

¦¦ ஐ ¦¦ المفاعل الحرارية المرتبطة بالتحولات الكيميائية ¦¦ ஐ ¦¦ خـــــاص وحصـــــري

بِاسْمِ اللهِ ، وَعَلَى بَرَكَةِ اللهِ ، وَمَاالتَّوْفِيْق إِلا َّ مِنْ عِنْدِ اللهِ
السَّلاَمُ عَلَيْكُم وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُهُ
الحمد ُ لله ِ الواحد ِ القهَّار ِ ، العزيز ِ الغفَّار ِ، مُكَوِّر ِ اللَّيل ِ على النهار ِ ،
تذكرة ً لأُولي القلوب ِ والأبصار ِ ، وتَبصِرَةً لذوي الألباب ِ والاعتبار ِ ،
الذي أيقظ َ مِنْ خَلقه ِ مَنْ اصطفاهُ فزَهَّدَهُم في هذه ِ الدَّار ِ ،
وشغلهم بمراقبته ِ وإدامة ِ الأفكار ِ،
ومُلازمة ِ الاتعاظ ِ والادِّكَّار ِ ، ووفقهم للدَّاب ِ في طاعته ِ ،
والتأهب ِ لدار ِ القرار ِ ، والحَذر ِ مِمَّا يُسخِطُهُ ويُوجِب ُ دار َ البوار ِ ،
والمحافظة ِ على ذلك َ مع َ تغايُر ِ الأحوال ِ والأطوار ِ.
أَحمدُه ُ أَبلغ َ حَمد ٍ وأزكاه ُ ، وأشملَهُ وأنماه.
وأشهد ُ أنْ لاَ إله َ إلاَّ الله ُ البَرُّ الكريم ُ ، الرَّؤوف ُ الرَّحِيم ُ ،
وأشهد ُ أنَّ مُحمدا ً عَبدُهُ ورَسُولُهُ ، وحَبيبهُ وخَليلُهُ ،
الهادي إلى صِراط ٍ مُستقيم ٍ ، والداعي إلى دِين ِ قويم ٍ .
صَلوات ُ اللهِ وسَلامُهُ عَليه ِ ، وعلى سَائر ِ النَّبيِّينَ ، وآل ِ كُلٍّ ، وسائر َ الصَّالحينَ.
أَمَّا بَعْد ُ …
بعد غيبة عن المنتدى لضروف خاصة أعود إليكم اليوم بموضوع حصري بقلمي

بسم الله الرحمن الرحيم والصلاة والسلام على خير البرية أجمعين سيدنــا وحبيبنا محمد صلواات الله عليه
في إطار دروسي في المواضيع التي تختص الهندسة بكل مايتعلق بهــا من هندسية فيزيائية وكيميائية وحاسوبية وتقنية …..إلخ
اليوم أضع بين ايديكم موضوع آخر بقلمي مباشرااا إلى النت لأول مرة

¦¦ ஐ ¦¦المفاعل الحرارية المرتبطة بالتحولات الكيميائية ¦¦ ஐ ¦¦ خـــــاص وحصـــــري

2-1 أشكال الطاقة المتنقلة خلال تفاعل كيميائي
لا تنتقل الطاقة بين مجموعة كيميائية والوسط الخارجي بالحراة فقط ، بل يمكن أن تتنتقل
كذلك بــالشغل الميكانيكي :
يمنح التفاعل الذي يكون مصحوبا بانفجار طاقة إلى الوسط الخارجي عن طريق
الشغل الميكانيكي
بــالشغل الكهربائي :
يؤدي التفاعل الكيميائي الذي يحذث داخل عمود ضهور طاقة كهربائية
في دارة كهربائية
بــالشغل الإشعاعي :
يمكن أن ينتج عن تفاعل كيميائي ضهور طاقة إشعاعية
مثال حي
2-2 الطاقة المنتقلة خلال تفاعل كيميائي
1 مصدر الطاقة خلال تفاعل كيميائي
تكون الطاقة المنتقلة خلال تفاعل كيميائي مخزونة على مستوى الروابط الضمجزئية الموجودة
في الأجسام المتفاعلة . فخلال حدوث تفاعل كيميائي تتكسر روابط كيميائية للمتفاعلات مستهلكة طاقة ،
وتتكون روابط جددية محررة طاقة . وتمثل الحصيلة الطاقية للروابط المكسرة للمتفاعلات
والروابط المتكونة للنواتج الطاقة المنتقلة خلال تفاعل كيميائي .
انتهى الدرس الأن تطرقنا إلى المفاعيل الحرارية كبداية إن شاء الله في الدرس القادم
سنتطرق إلى كيفية إنتاج الطاقة عن طريق تفاعلات الإحتراق فكونو في الموعد
إن شاء الله تعم الفائدة ويعجبكم الموضوع
بالتوفيق لكمـــ