ما هو تحويل المركبات العضوية

هناك العديد من طرق التحضير الكيميائية في الكيمياء اللاعضوية ، منها:

1- التحليل الحراري: يتضمن التعرض للمركب الكيميائي لدرجة حرارة عالية في غلاف دون أكسجين ، مما يؤدي إلى تفكك المركب إلى مكوناته الأولية.

2- التفاعلات الخالصة: حيث يتم تفاعل مكونات محددة مثل الأحماض والقواعد لتشكيل مركبات جديدة بالتفاعل معاً.

3- التفاعلات الأكسدة: وضع المركب في وسط مؤكسج مما يؤدي إلى تأكسد مكوناته وبالتالي تشكيل مركبات جديدة.

4- التفاعلات الاختزالية: حيث يتم تحويل المركبات اللاعضوية الأكثر تعقيدًا إلى مركبات أقل تعقيدًا بإزالة جوانب من الجزيئات اللازمة لتشكيل المركب الجديد.

5- تحضير مركبات كيميائية جديدة بإضافة عوامل محفزة: يمكن إضافة مواد كيميائية من مختلف النواحي مثل المذيبات والمحفزات لتشكيل المركبات الجديدة.

عملية التخمير في الكيمياء اللاعضوية هي عملية تحويل المركبات العضوية إلى مركبات أخرى باستخدام الخمائر أو البكتيريا في ظروف منخفضة الأكسجين. وتعتمد هذه العملية على تفاعلات الاختزال والأكسدة التي تحدث بين المركبات العضوية والمواد الخام المستخدمة في العملية، وتنتج عنها الكحول والغازات والحموض العضوية والأيزوميرات وغيرها من المركبات العضوية. وتستخدم هذه العملية في صناعة الخمور والجعة والخبز واللبن والمنتجات الغذائية الأخرى.

البيوتيليزيشن هي عملية تحويل المركبات اللاعضوية إلى مركبات عضوية باستخدام الكائنات الحية أو إنزيماتها. يمكن استخدامه في مجالات مختلفة مثل الصناعة الغذائية والصيدلانية والزراعية وغيرها. تشمل البيوتيليزيشن المتعلقة بالكيمياء اللاعضوية مثل هذه العمليات:

1- تحويل الإيثانول إلى حمض الخليك باستخدام البكتيريا الخمائية.

2- تحويل اللبن إلى الزبادي باستخدام اللبنيات.

3- تحويل الجلايكول (مادة سامة) إلى حمض الجلايكوليك (مركب آمن) باستخدام بكتيريا مختلفة.

4- تحويل السكريات اللاوجدية (التي لا توجد في الطبيعة) إلى سكريات وجدية باستخدام الإنزيمات المستخرجة من الكائنات الحية.

5- تحويل الزيوت النباتية إلى دهون تستخدم في صناعة الصابون باستخدام الإنزيمات الموجودة في الفطريات.

6- تحويل الأحماض الفظائية إلى الحموض الدهنية باستخدام الإنزيمات.

تستخدم البيوتيليزيشن في العديد من المجالات الصناعية والزراعية والطبية لتحسين عملية التحويل وتقليل التأثير البيئي الناتج عن هذه العمليات.

الكيمياء العضوية تختلف عن الكيمياء اللاعضوية بسبب العناصر المختلفة المستخدمة في كل منهما والتركيبات المختلفة التي تتكون منها المركبات العضوية واللاعضوية. تتضمن الأسباب الرئيسية التي تجعل الكيمياء العضوية مختلفة عن الكيمياء اللاعضوية:

1- الكيمياء العضوية تركز على العناصر العضوية مثل الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور والهالوجينات، بينما الكيمياء اللاعضوية تركز على العناصر اللاعضوية مثل الأكسجين والهيدروجين والكربون والنيتروجين والفلزات.

2- تختلف التركيبات الجزيئية في الكيمياء العضوية عن التركيبات الجزيئية في الكيمياء اللاعضوية. ففي الكيمياء العضوية ، يتكون المركب العضوي من سلاسل كربونية طويلة أو دوائر كربونية متصلة بالذرات العضوية الأخرى ، بينما يتكون المركب اللاعضوي من ذرات غير عضوية متصلة ببعضها البعض.

3- الكيمياء العضوية تتعامل مع المركبات ذات الخواص الكيميائية المميزة، مثل الأحماض الأمينية، الكحولات، الألدهيدات، الكيتونات، الإسترات، الأملاح العضوية والهيدروكربونات، بينما الكيمياء اللاعضوية تتعامل مع المركبات غير العضوية البسيطة مثل الملح، والأحماض والقواعد والأملاح اللاعضوية.

4- تختلف طرق التحضير والتفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية عن الكيمياء اللاعضوية. فعلى سبيل المثال ، يمكن تحضير المركبات العضوية بإضافة المركبات الأساسية العضوية معًا باستخدام التفاعلات الكيميائية المناسبة ، بينما يمكن تحضير المركبات اللاعضوية بإضافة المركبات الأساسية اللاعضوية معًا باستخدام التفاعلات اللازمة.

5- الكيمياء العضوية تتعامل مع المركبات التي تحتوي على روابط كيميائية متعددة مثل الروابط الثنائية والثلاثية والأربعية، بينما الكيمياء اللاعضوية تتعامل مع المركبات التي تحتوي على روابط كيميائية أحادية الاتجاه فقط.

6- تختلف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمركبات العضوية واللاعضوية، مما يؤدي إلى تفاعلات وتحولات مختلفة في كل منهما. على سبيل المثال، تتحول المركبات العضوية بسهولة إلى غازات عند درجة حرارة وضغط منخفضين، بينما يتم الحفاظ على المركبات اللاعضوية في حالتها الصلبة أو السائلة في درجات حرارة وضغط عادية.

تختلف تفاعلات الكيمياء العضوية والكيمياء اللاعضوية في العديد من الجوانب، وإليك بعض الفروقات الرئيسية:

1- المركبات المشاركة: تفاعلات الكيمياء العضوية تشمل المركبات العضوية (التي تحتوي على الكربون)، في حين أن تفاعلات الكيمياء اللاعضوية تشمل المركبات اللاعضوية (التي لا تحتوي على الكربون).

2- النطاق الزمني: عادةً ما تتم تفاعلات الكيمياء العضوية بسرعة أسرع من تفاعلات الكيمياء اللاعضوية.

3- الخواص الفيزيائية: تختلف الخواص الفيزيائية للمركبات العضوية واللاعضوية، ولذلك فإن تفاعلات الكيمياء العضوية والكيمياء اللاعضوية تتم في ظروف مختلفة، مثل درجة الحرارة والضغط والوسط المذيب.

4- الأهداف: يختلف هدف تفاعلات الكيمياء العضوية وتفاعلات الكيمياء اللاعضوية، فعلى سبيل المثال قد تكون هدف تفاعلات الكيمياء العضوية هو تحويل المركبات العضوية إلى مركبات أخرى ذات قيمة تجارية أو صيدلانية، في حين أن هدف تفاعلات الكيمياء اللاعضوية قد يكون تصنيع مواد كيميائية أخرى كالأحماض المعدنية و الأملاح.

5- الآليات: تختلف آليات التفاعل في الكيمياء العضوية واللاعضوية، حيث تستخدم الكيمياء العضوية عادةً تفاعلات الإضافة والاستبدال، بينما تستخدم الكيمياء اللاعضوية تفاعلات الأكسدة والاختزال.

إن تفاعلات الكيمياء العضوية والكيمياء اللاعضوية هي علوم متعددة الجوانب وتحتاج لدراسة متعمقة وبنيات جيدة لفهمها بشكل جيد.

تحولات الكيمياء اللاعضوية (Non-organic chemistry transformations) تتضمن تحولات كيميائية في مركبات غير عضوية مثل المعادن والأملاح والحموض والقواعد والمحاليل. بعض أمثلة على تحولات الكيمياء اللاعضوية تشمل:

1. التحلل الحراري: حيث يتم تحويل المركبات اللاعضوية إلى منتجات دون وجود أي تدخل من المواد العضوية.

2. التفاعلات الحمضية والقاعدية: وتشمل تفاعلات التعويم وتطهير المياه والتطهير الصناعي.

3. التحولات الاكسدة-الاختزال: وتشمل التفاعلات التي يتم فيها إضافة وإزالة الإلكترونات من المركبات لإنتاج مجموعة متنوعة من المركبات اللاعضوية، مثل عملية تحويل الأيونات الحديدية من الحالة الحديدية الثنائية إلى ثلاثية وعكس ذلك.

4. التحولات الحرارية: وتشمل تحولات المعادن والمركبات اللاعضوية بشكل عام، مثل عملية تحويل مركبات الفلزات إلى أشكال مختلفة تستخدم في الصناعة المختلفة.

تحولات الكيمياء اللاعضوية هي جزء لا يتجزأ من الكيمياء التطبيقية وتستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات المختلفة وتلعب دوراً حيوياً في تحسين جودة الحياة.

توجد العديد من طرق عزل المركبات العضوية ومنها:

1- التقطير: يستخدم لتحويل المركبات العضوية من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية واستخلاصها من التفاعلات الكيميائية.

2- الاستخلاص بالمذيبات العضوية: يستخدم عندما تكون المركبات العضوية متبلورة وتكون قابلة للذوبان في المذيبات العضوية.

3- الكروماتوغرافيا: تستخدم لفصل المركبات العضوية المختلفة عن بعضها البعض باستخدام المواد الامتصاصية.

4- الترشيح: يستخدم لفصل المواد الصلبة عن السوائل وتحتاج السوائل إلى التبخر حتى يمكن تحويلها إلى المواد الصلبة.

5- التبلور: يتم استخدام هذه الطريقة لفصل المواد الصلبة من السوائل وهي تتمثل في التبلور البطيء والتبلور السريع.

الكيمياء العضوية هي فرع من فروع الكيمياء يدرس المركبات العضوية التي تحتوي على الكربون كعنصر رئيسي في بنيتها الجزيئية. وتشمل هذه المركبات مجموعة كبيرة من الجزيئات بما في ذلك السكريات والشحوم والبروتينات.

يختلف التفاعل الكيميائي في الكيمياء العضوية عن التفاعلات الكيميائية في الكيمياء اللاعضوية؛ حيث أن النواة الكربونية الموجودة في المركبات العضوية يجعل من السهل إجراء التفاعلات الكيميائية. وتعتمد الخصائص الكيميائية للمركبات العضوية على التركيب الموجود للجزيئات، بما في ذلك الحجم والشكل والتكوين الكهربائي. ويمكن تحويل المركبات العضوية من مركبات إلى أخرى باستخدام التفاعلات الكيميائية المختلفة، مثل التفاعلات الأكسدة والاختزال والتفاعلات السيليلية.

ومن بين الأمثلة الشائعة للتفاعلات الكيميائية في الكيمياء العضوية تشمل الاستبدالات والإضافات والاستحلابات والتحليل الهيدروليكي. ويجب على الكيميائيين العضويين العمل بعناية لضبط وتحديد التفاعلات الكيميائية المثالية التي يتم استخدامها في تصنيع المركبات العضوية.

تؤدي الإشعاعات إلى إحداث تغييرات في الكيمياء العضوية، كما يمكن استخدامها في تفاعلات مختلفة مثل:

1- التعقيد النووي : يمكن استخدام الإشعاعات للقيام بتعديل في الذرات البنائية للمركبات العضوية مما يؤدي إلى تعقيد هذه المركبات، كما يمكن استخدام هذه الطريقة في تحضير العديد من الأدوية والعقاقير.

2- الأكسدة : تعمل الإشعاعات كمؤكسد قوي لعدد من الكيماويات العضوية، ويمكن أن تؤدي إلى تكوين روابط كيميائية جديدة وبالتالي تحويل المركبات العضوية إلى مركبات أخرى تتميز بخواص واستخدامات جديدة.

3- البلمرة : يمكن استخدام الإشعاع لتفعيل تفاعلات البلمرة، وتعتبر هذه الطريقة من الأساليب الرئيسية في تصنيع الألياف البلاستيكية والمطاطية.

4- التطهير : تستخدم الإشعاعات في تقنيات التطهير للقضاء على الجراثيم والميكروبات والفيروسات، ويمكن استخدامها في تطهير الأغذية والأدوات الصحية.

تطبيقات الكيمياء الحرارية هي عمليات كيميائية وفريق من العمليات التي تبدأ أو تنتهي بتغيرات في الحرارة. وهي ذات أهمية كبيرة في الصناعات المتعددة وبعض التطبيقات الرئيسية بما في ذلك:

1. تصنيع المواد البترولية: تتضمن عملية تنقية النفط وتكريره وتحويله إلى منتجات بتروكيماوية، وبعض العمليات المتعلقة بذلك تتوقف على الاستفادة من التأثيرات الحرارية.

2. تصنيع المعادن والسبائك: تستخدم بعض العمليات الحرارية لتنقية المعادن وتحويلها إلى سبائك فائقة النقاء.

3. صهر المواد الخام: تستخدم بعض الصناعات الحرارة لصهر المواد الخام كالحديد والصلب والألمنيوم والنحاس.

4. البلمرة:تستخدم عملية البلمرة الحرارية لتحويل المركبات العضوية إلى بوليمرات وتبديل الربطات الكيميائية في جزيئات المنتجات.

5. تصنيع المواد الصيدلانية: تستخدم بعض العمليات الحرارية حيث يتعين التنظيم الدرجة الحرارية بعناية والإقلال من تحريك الخلايا اللازمة للتفاعل الكيميائي.

6. توليد الطاقة: تستخدم الطاقة الحرارية لتوليد الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة الحرارية، الضوئية، المائية والنووية.