ما هي الوسطية في التفاعلات الكيميائية

الاحتراق العضوي يعتمد على ثلاثة عوامل أساسية: المادة العضوية (المصدر)، الأكسجين والحرارة. يتم ضخ الأكسجين إلى المصدر في وجود الحرارة وبوجود كمية كافية من الأكسجين، سوف يتم تفاعل المصدر مع الأكسجين لإطلاق الطاقة الحرارية والضوء والغازات. تتم هذه العملية في حضور المواد الكربوهيدراتية والدهون والبروتينات والسكريات في المصدر العضوي. يتم تحرير الحرارة والضوء بواسطة التفاعلات الكيميائية بين المصدر والأكسجين. وتنتج الغازات المختلفة والعوادم عن تلك العملية. أهم الغازات التي تنتج من الاحتراق العضوي هي ثاني أكسيد الكربون والماء والنيتروجين والأكسجين.

هناك عدة طرق لتصنيع البوليمرات الذكية ، ومن أبرزها:

1- تصنيع البوليمرات الذكية بواسطة البلمرة الحرارية: حيث يتم تسخين المواد البلمرية وتصبح سائلة ، ثم يتم تشكيلها في الأشكال المطلوبة وتبريدها للحصول على المنتج النهائي.

2- تصنيع البوليمرات الذكية بواسطة التفاعل الكيميائي: يتم خلط المواد البلمرية والمواد الكيميائية الذكية معاً ، ثم يتم تفعيل التفاعل الكيميائي للحصول على البوليمر النهائي.

3- تصنيع البوليمرات الذكية بواسطة تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد: يتم استخدام طابعة ثلاثية الأبعاد لطباعة البوليمرات الذكية بشكل مباشر ، حيث يتم تحويل المواد البلمرية إلى صيغة سائلة وإدخالها في الطابعة ، ثم يتم طباعة البوليمر النهائي بواسطة التحكم في حركة الطابعة.

4- تصنيع البوليمرات الذكية بواسطة تقنية الطلاء: يتم توزيع المواد البلمرية والمواد الذكية على سطح مادة أخرى ، ثم يتم تجفيفها للحصول على طبقة رقيقة من البوليمر الذكي.

تختلف طرق التصنيع حسب نوع البوليمر الذكي والتطبيق المرغوب فيه.

يمكن تصنيع أنواع مختلفة من البوليمرات عن طريق عدة طرق، بما في ذلك:

1- تفاعلات البوليمرة: وهي عملية تحويل المواد الخام إلى بوليمر بواسطة تفاعل كيميائي. يمكن القيام بهذا النوع من التصنيع باستخدام تقنيات مثل البلمرة عبر الإضافة والبلمرة عبر الانتقال، والإدخال النشط، والتفحيم.

2- التصنيع بالتشكيل: وهو عملية صب المادة الخام المنصهرة في قالب معين. بعد إذابة المواد الخام، يتم صبها في القالب وتركها للتبريد والتصلب. تعتبر تقنية التصنيع بالتشكيل شائعة لتصنيع الأغلفة والحاويات البلاستيكية.

3- التصنيع بالضغط العالي ودرجات الحرارة العالية: يمكن تصنيع بوليمرات جديدة بطريقة الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية، وعالجها بالإضافة إلى التعرض للإشعاع.

4- التصنيع بالتحكم في ظاهرة البلمرة: تقنية تسمح لنا باختيار الحجم والشكل الأمثل للبوليمر الناتج عن سلسلة من التفاعلات الكيميائية، باستخدام التحكم في ظاهرة البلمرة. يمكن أن نستخدم هذا الطريق لتصنيع بوليمرات بأحجام وأشكال أكثر دقة وتحكم في خصائصها المادية.

هناك عدة طرق لتشكيل الموائع، ومنها:

1- التبخر: وهي عملية تحويل الماء إلى بخار عندما يتعرض لدرجات حرارة عالية.

2- الغليان: وهي عملية تحويل الماء إلى بخار عند درجة حرارة محددة تسمى درجة الغليان.

3- التكثيف: وهي عملية تحويل البخار إلى سائل عندما يتعرض لدرجة حرارة منخفضة.

4- التجمد: وهي عملية تحويل السائل إلى صلب عندما يتعرض لدرجة حرارة منخفضة جداً.

5- التحول الكيميائي: وهي عملية تحويل المادة من مواد أخرى بواسطة تفاعلات كيميائية مختلفة.

توجد العديد من طرق المعالجة الكيميائية المختلفة وتختلف حسب الصناعة ونوع المنتج المراد إنتاجه. ومن أهم تلك الطرق:

1- التحويل الكيميائي: حيث يتم تحويل المواد الخام إلى منتج نهائي بواسطة تفاعلات كيميائية، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعات مختلفة مثل البتروكيماويات والأدوية والألياف الاصطناعية والدهانات والأسمدة والأغذية.

2- التنقية الكيميائية: حيث يتم تحويل المواد الخام إلى منتج نهائي بواسطة تنقيتها من الشوائب والملوثات، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعة الأدوية والمواد الالكترونية والمواد الغذائية.

3- الترشيح الكيميائي: حيث يتم فصل الجسيمات الصلبة عن السائل باستخدام عوامل كيميائية مثل المذيبات المناسبة، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعة الأدوية والألياف الاصطناعية والمواد الغذائية.

4- التبخير: حيث يتم تحويل السائل إلى بخار بواسطة تسخينه، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعة الصبغات والأسمدة والأغذية.

5- التحليل الكيميائي: حيث يتم تحليل المركبات الكيميائية إلى مكوناتها المختلفة باستخدام عوامل كيميائية مثل الأحماض والقواعد، ويمكن استخدام هذه الطريقة في صناعة الأدوية والألياف الاصطناعية والمواد الغذائية.

أما إستخدام تلك الطرق في الصناعات، فتختلف حسب نوع الصناعة والمنتج المراد إنتاجه، فعلى سبيل المثال فإن الصناعات البتروكيماوية تستخدم الكثير من تلك الطرق لإنتاج مواد كيميائية مثل الإيثيلين والبولي بروبيلين والبلاستيك، بينما الصناعة الدوائية تستخدم تلك الطرق لإنتاج الأدوية والمستحضرات الصيدلانية.

هناك العديد من التغيرات الكيميائية التي يمكن أن تحدث في عمليات التصنيع، منها:

1- التحويل الكيميائي: حيث يتم تحويل المواد الخام إلى منتجات أخرى بواسطة تفاعلات كيميائية.

2- التحلل الحراري: وهو تحويل المواد الخام إلى منتجات ناتجة عن عملية التسخين والتفاعل الكيميائي.

3- التحويل الحيوي: حيث يستخدم الميكروبات أو الإنزيمات لتحويل المواد الخام إلى منتجات.

4- التخمير: وهذه العملية تتم بواسطة الخمائر والبكتيريا لإنتاج منتجات مختلفة.

5- الأكسدة والاختزال: حيث يتم تحويل المواد الخام من صيغة الاختزال إلى صيغة الأكسدة أو العكس.

6- البلمرة: وتتمثل هذه العملية في تحويل المواد الخام إلى بوليمرات عالية الوزن الجزيئي.

هناك العديد من الطرق المستخدمة لتحليل المحاليل الكميائية بدقة، ومن أهمها:

1. الطريقة الكلاسيكية: تستخدم هذه الطريقة لتحديد كمية المادة الموجودة في المحلول بواسطة تفاعل كيميائي، ويتم قياس الكمية المضافة من المادة المفاعلة.

2. الطريقة الطيفية: تعتمد هذه الطريقة على قياس الطيف (مثل الأشعة فوق البنفسجية والترددات الراديوية) لتحديد كمية المادة الموجودة في المحلول.

3. الطريقة الإلكتروكيميائية: تتمثل هذه الطريقة في استخدام الفروق الكهربائية لتحديد كمية المادة الموجودة في المحلول.

4. الطريقة الفصلية: تعتمد هذه الطريقة على فصل المواد المراد تحليلها بواسطة مذيبات مختلفة، ثم يتم حساب النسب المئوية لكل مادة في المحلول.

5. الطريقة الطيفية الجزيئية: تستخدم هذه الطريقة لتحليل المحاليل العضوية والتي تعتمد على تحليل الإشارات الجزيئية الموجودة فيها.

التفرقع في المحاليل الكيميائية هو عملية تحلل المحلول إلى مكوناته الأساسية بواسطة تفاعل كيميائي. ويتم ذلك عادةً عن طريق إضافة مادة كيميائية معينة إلى المحلول، والتي تتفاعل مع المركبات الموجودة في المحلول وتتحول إلى منتجات جديدة. ويمكن أن يتم التفرقع بطرق مختلفة باستخدام العوامل المختلفة، مثل الحرارة أو الكهرباء أو المذيبات الكيميائية المختلفة. وعادة ما يتم استخدام التفرقع في الكيمياء التحليلية لتحليل المركبات الموجودة في المحاليل وتحديد تركيزها ومكوناتها.

تلعب المذيبات دورًا مهمًا في التأثير البيئي في الكيمياء الضوئية، حيث يتم استخدام المذيبات في معظم العمليات الكيميائية الضوئية كوسيط للتفاعلات الكيميائية. ومن المعروف أن بعض المذيبات يمكن أن تحتوي على مركبات كيميائية ضارة مثل المذيبات العضوية المتطايرة، والتي يمكن أن تؤدي إلى تلوث الهواء والمياه. كما يمكن أن يسبب بعض المذيبات الضرر للحيوانات والنباتات والبشر عند تعرضهم لها بشكل مباشر، لذلك يجب تجنب استخدام هذه المذيبات في العمليات الكيميائية الضوئية قدر الإمكان واستخدام المذيبات الصديقة للبيئة بدلاً عنها.

يعتبر الانتشار من أهم المفاهيم في الكيمياء الضوئية، حيث يشير إلى انتقال الضوء من مصدره إلى المادة المراد إضاءتها، ويتم ذلك بواسطة تفاعلات كيميائية تحدث داخل المادة المعرضة للضوء. وتتحدد قوة الانتشار بواسطة عوامل عدة مثل كمية الضوء المستخدمة، ونوع المادة المعرضة للضوء، وتركيز العوامل المساعدة في العملية مثل المذيبات والحفازات، ودرجة الحرارة والضغط وغيرها. وتستخدم الكيمياء الضوئية في عدة مجالات مثل الطب والبيولوجيا والصناعة والطاقة والإلكترونيات وغيرها، حيث تعمل على تحسين العمليات والتقنيات المستخدمة في هذه المجالات.