صحنه آزمایش اولین بمب هیدروژنی در سال 1952 که توسط ایالات متحده در اقیانوس آرام انجام گرفت.
در گوشه بالا سمت چپ جدول تناوبی اولین عنصر یعنی هیدروژن با عدد 1 قرار دارد. سالها قبل از آنکه دانشمندان این ماده را به عنوان یک عنصر خالص کشف کنند به روشهای مختلف آنرا تولید کرده و از آن استفاده می کردند.
لاوازیه (Antoine Lavoisier, 1743 - 1794) شیمیدان فرانسوی هنگام تحقیقاتی که روی آب انجام می داد متوجه شد که آب از دو گاز تشکیل شده است، نام یکی را اکسِژن و نام دیگری را هیدروژن نهاد. همچنین هنری کاوندیش (Henry Cavendish, 1731-1810) دانشمند خجالتی انگلیسی در سال 1766 طی تحقیقات و آزمایشهایی که انجام میداد متوجه شد که هیدروژن یک عنصر مجزا می باشد.
شاید بزرگترین خصیصه هیدروژن آن باشد که فراوان ترین عنصر در تمام عالم هستی می باشد. هیدروژن قابل اشتعال بوده حتما" تعجب خواهید کرد اگر بدانید که بنا بر برآوردهایی که انجام شده است حدود 90 درصد از اتمها و نیز حدود 75 درصد از جرم کل هستی از هیدروژن تشکیل شده است. این ماده در تمام ستاره ها وجود دارد و منبع اصلی تهیه انرژی ستاره ها بواسطه واکنش های هسته ای می باشد.
از میان روشهای صنعتی تهیه هیدروژن می توانه به ترکیب بخار آب با کربن گداخته، تجزیه هیدروکربنها بوسیله حرارت، واکنش میان هیدروکسید سدیم یا پتاسیم با آلمینیوم، الکترولیز آب، ترکیب فلزات با اسیدها و ... نام برد.
هیدروژن مایع برای مصارف برودتی کاربرد فراروان دارد و در مطالعات مربوط به ابر رسانا ها (Superconductors) بکار می رود. هیدروژن همچنین ماده اولیه سازنده سیاره غول پیکر مشتری (Jupiter) و سایر سیاره هایی است که حالت گازی دارند. جالب است بدانید که میزان فشار در مرکز چنین سیاراتی آنقدر زیاد می باشد که در آنجا نه تنها هیدروژن جامد وجود دارد بلکه فشار به حدی زیاد است که وجود هیدروژن بصورت فلز در این قسمت از اینگونه سیارات به اثبات رسیده است.
تحقیقات دانشمندان آمریکایی در سال 1972 نشان داد که در فشارهای بالای 2Mbar هیدروژن می تواند به حالت فلز نمایان شود و قابلیت هدایت بسیار زیادی از خود نشان دهد. به دنبال آن در سال 1973 دانشمدان روسی موفق شدند که با فشاری معادل 2.8Mbar هیدروژن را بشکل و سختی فلز تهیه کنند و آزمایشهایی را بر روی قابلیت رسانایی این فلز انجام دهند.
با وجود همه این مسائل در جو زمین میزان هیدروژن آنقدر زیاد نیست. دلیل عمده آن سبکی بیش از حد این ماده می باشد که توان ماندگاری این گاز در جو کره زمین را کم می کند. در روی زمین نیز هیدروژن علاوه بر آب در انواع سوخت های فسیلی (نفت، ذغال) و نیز ساختمان ارگانیک گیاهان و موجودات زنده وجود دارد. لازم به ذکر است که امروزه تحقیقات و آزمایشات دانشمندان برای جایگزینی سوختهای فسیلی با هیدروژن به نتایج قابل قبولی رسیده است و امید آن می رود که بزودی بتوان بصورت صنعتی از این ماده بعنوان یکی از منابع اصلی تولید انرژی استفاده کرد.
- `رابرت بویل` بسیاری از فرضیه های قدیمی در شیمی را در هم ریخت و مجهولات بسیاری را کشف کرد. رابرت، در سال 1627 میلادی دیده به جهان گشود. او فرزند یک ماجراجو بود که املاک وسیعی را در ایرلند در تصرف داشت. در کودکی وی را به اروپای مرکزی فرستادند و او علاوه بر فراگیری زبانهای مختلف با بسیاری از مسائل علمی آشنا شد. در 17 سالگی با فوت پدر به انگلیس بازگشت و به کشاورزی و طب روی آورد.
طب او را به سوی شیمی کشاند و با علاقه ای که به آن داشت، بزودی در آن استاد شد. در سالهای 1650 تا 1659، بویل سخت مجذوب علم شیمی شد و با گردآوری مطالب توانست مجموعه ای در 12 جلد در خصوص فرضیه ماده به نام `فلسفه مکانیکی` ارائه دهد. این فلسفه فرضیه دیرین `ارسطویی` را در مورد ماده به نفع فرضیه دیگری بر پایه اصول جدید علم مکانیک `گالیله` و `دکارت` رد می کرد.
او همچنین مبتکر برتری روش آزمایش بر استدلال است. این فکر که به یک فرضیه علمی را می توان با آزمایش ثابت کرد، فکر بکری بود که به هیچ وجه برای متفکرین قرن هفدهم قابل قبول نبود. اما بویل به روشنی نشان داد که چگونه صحبت یک فرضیه در اثر آزمایش مشخص می شود.
رابریت بویل در الهیات و علوم نویسنده ای پر کار بود. نخستین کتاب وی تحت عنوان `عشق ملکوتی` در سال 1659 با تحسین مردم روبرو شد. آثار دیگر او درباره خداشناسی نیز همگی ارتباط مستقیم یا غیرمستقیم با این نکته داشت که دانش کفر نمی آورد. بدنبال این آثار و در سال 1664، بویل یکی از مهمترین آثار خود به نام `آزمایش ها و بررسی های مربوط به رنگها` را منتشر ساخت. وی از پدیده سفیدی وسیاهی آغاز کرد و آنها را نتیجه انعکاس و جذب کامل نور توسط اشیاء اعلام داشت. سپس با مطالعه در تغییرات رنگ حاصله از آمیختن مواد شیمایی، برای نخستین بار در شیمی دست به طبقه بندی مواد شیمیایی زد. به عقیده اومواد مرکب شیمیایی از ترکیب مواد شیمایی ساده تری ساخته می شوند. تشریح او از مواد شیمیایی شامل مواد ساده نظیر اسید، قلیا و... بود. این نظریه در قرن هجدهم در جهان پذیرفته شد و بدین ترتیب مسیر علم شیمی تغییر یافت.
از دیگر فعالیت های بویل می توان به انتشار دو کتاب به نامهای `شب تاب هوایی` و `شب تاب یخی` در سالهای 1680 و 1681 اشاره کرد. او در این کتابها تمام خواص عنصر فسفر و تشکیل اسید فسفریک را تشریح کرده است. وی همچنین در سال 1662، نخستین پمپ (تلمبه) بادی را ساخت و نظریه هایی در خصوص انبساط و تراکم هوا را ارائه کرد. این شیمیدان معروف، در سال 1691 دیده از جهان فروبست.
با آن که بیش از۲۰۰ سال از سنتز نخستین ترکیب آلی فسفر دار می گذرد، اما در طول سه دهه اخیرتنوع و کاربرد این ترکیبات بیش از هر زمان دیگری رشد و پیشرفت داشته است. تنوع و کاربردهای مهم این ترکیبات در ساخت کودهای شیمیایی، مواد شوینده، مواد ساختمانی، مواد مورد کاربرد در صنعت دندانسازی و داروسازی، غذاهای حیوانی،آفت کش ها، استرهای فسفات صنعتی و سمی و محصولات طبیعی انجام تحقیقات گسترده تر در این زمینه را ضروری ساخت است.
در حال حاضر بررسی و پژوهش در خصوص سنتز و کاربرد این ترکیبات مورد توجه بسیاری از شیمیدانهای جهان قرار گرفته است.
شیمی فسفر شامل بررسی ترکیب های اکسی فسفر است که تمامی آنها پیوند فسفر- اکسیژن دارند، بسیاری از این ترکیب ها، از نوع فسفات هستند. تقریباً در همه ترکیب های فسفر طبیعی، پیوند فسفر- اکسیژن وجود دارد. در این میان استرهای فسفات آلی که شامل پیوند فسفر- اکسیژن- کربن هستند، اهمیت بیوشیمیایی دارند. ترکیبات آلی فسفر(ترکیبات کربوفسفر) که پیوند فسفر- کربن دارند، دومین گروه مهم ترکیبات فسفر را تشکیل می دهند. ترکیباتی که دارای پیوند فسفر- نیتروژن هستند( ترکیب های آزافسفر)، سومین گروه این طبقه است. ترکیبات متالوفسفر که پیوند بین فلز و فسفر را شامل می شوند، گروه بسیار مهم و بزرگی از این ترکیبات را تشکیل می دهند که با شناخت و سنتز سایر ترکیبات هم گروه خود، از نظر تعداد به سرعت در حال رشد هستند. ترکیبات هر یک از این گروه ها بسیار زیاد و متنوع است.
آپاتیت معدنی، بزرگترین و گسترده ترین ترکیب فسفر در جهان است و اسید فسفریک، مهمترین ترکیب صنعتی فسفر است. هم اکنون استرهای آلی فسفات که به عنوان داکسی ریبونوکلئیک اسید(DNA) شناخته شده اند، قلب بیوشیمی و ژنتیک در دنیا محسوب می شوند و بیشترین مطالعات بر روی آنها انجام شده است.
امروزه حفاظت از گیاهان به عنوان یکی ا ز اصلی ترین منابع غذایی از توجه روز افزونی برخوردار است. ترکیب های آلی فسفر به علت داشتن آثار کوتاه مدت (از نظر پایداری، تخریب و ...)، تنوع و چگونگی عملکرد خاصشان توجه زیادی را به خود جلب کرده اند.
از این رو مطالعات ساختاری و مکانیسمی ترکیبات آلی فسفر گسترش روز افزونی داشته و شیمی فسفر همچون شیمی کربن به سرعت توسعه یافته است. واکنش های چنین ترکیباتی معمولاً در زیر مجموعه شیمی آلی طبقه بندی می شوند. چرا که از روش های آزمایشگاهی مشابهی استفاده می شود و واکنش های مشترکی برای این دو عنصر( کربن و فسفر) وجود دارد.
از این ترکیبات می توان به صورت مؤثر در ساخت داروها از جمله داروهای ضد سرطان استفاده کرد.
همچنین در صنعت از این ترکیبات به عنوان نرم کننده، ضد اکسیداسیون و پایدار کننده و افزودنی های مواد نفتی هم استفاده می شود.
ترکیبات جدیدی از خانواده ارگانوفسفر که دارای CO- NH- PO هستند می توانند به عنوان لیگاند مناسبی برای فلزات سنگین (به خصوص گروه لانتانیدها) باشند که علاوه بر خصوصیات جالب ساختاری که مورد توجه شیمیدان هاست، می توانند به صورت سوپر مولکول هایی باشند که همانند زئولیتها عمل کنند.
علاوه بر این، این ترکیبات می توانند به عنوان جاذب مؤثری برای فلزات سنگین خاص از پساب کارخانه ها عمل کنند. ارگانوفسفر طبقه بندی شده می توان به عنوان باز دارنده های مؤثر آنزیم استیل کولین استراز عمل کنند. بنابراین می توانند به عنوان سموم و آفت کش هایی، مورد استفاده قرار گیرند که در محیط زیست به دلیل تخریب، ترکیبات بی خطری تولید می کند. بنابراین انجام این تحقیق و سنتز این ترکیبات می تواند گام مؤثری در پیشبرد اهداف علمی و کاربردهای صنعتی، کشاورزی و داروسازی در کشورباشد.
متداولترین موارد استفاده از ترکیبات فسفر عبارتند از:
۱) مورد استفاده در ساخت کودهای شیمیایی،
۲) مورد استفاده در ساخت مواد شوینده، انجام عملیات سطحی روی سطح فلز،
۳) مورد استفاده در ساخت عینک ها،
۴) مورد استفاده در ساخت سیمان،
۵) مواد نسوز و ساختمانی،
۶) مورد استفاده در ساخت مواد دندان سازی و دارویی،
۷) مورد استفاده در تکنولوژی غذایی،
۸) مورد استفاده در ساخت غذاهای حیوانی و ساخت استرهای فسفات صنعتی و آفت کش ها،
۹) مورد استفاده در ساخت استرهای سمی و ترکیبات دارویی،
۱۰) مورد استفاده در ساخت بسپارهای سنتزی و کند کننده آتش و محصولات طبیعی.
استرهای فسفات که از جمله ترکیب های آلی فسفر هستند، از اجزای مهم موجودات زنده بدست می آیند که در بسیاری از فرآیندهای حیاتی مانند سنتز پروتئین ها، کد گذاری ژنتیکی، فتوسنتز، تثبیت نیتروژن و دیگر اعمال متابولیکی نقش اساسی ایفا می کنند.
منبع: ماهنامه نفت پارس
وقتی باران شروع به باریدن می کند ، کمی از گاز CO2 هوا را جذب میکند و وقتی به زمین می رسد بخشی از املاح موجود در خاک را که شامل آهک و منیزیم می باشد را در خود حل می کند و تشکیل بی کربنات می دهد واکنش مذکور بصورت زیر است: