عوارض جانبی شیمی‌ درمانی و کنترل آن

مردم از شنیدن واژه ی شیمی درمانی(Chemotherapy) وحشت دارند و بر این باور هستند که هر فردی که شیمی درمانی می ‌شود، به بیماری سرطانی و درمان ‌ناپذیری مبتلا است و به‌ زودی زندگی را وداع خواهد کرد، در حالی که چنین نیست.

سرطان وقتی رخ می ‌دهد که سلول ‌های بدن به‌ صورت غیر طبیعی و غیر قابل کنترل تکثیر شوند.

شیمی درمانی به وسیله ی جلوگیری از تقسیم و تکثیر سلول ‌های سرطانی موجب تخریب این روند می‌ شود.

داروهای شیمی درمانی از طریق خون به سلول ‌های سرطانی و تمام قسمت ‌های بدن منتقل می‌ شوند.این داروها روی سلول ‌های سالم هم اثر تخریبی دارند که به ‌صورت عوارض جانبی بروز می‌ کند؛ این عوارض موقتی هستند و با پایان درمان قطع می ‌شوند.

کاهش تعداد سلول ‌های خونی

یکی دیگر از مهم ‌ترین عوارض شیمی‌ درمانی، کاهش تعداد سلول ‌های خونی است. اهمیت این عارضه تا حدی است که می ‌تواند موجب مرگ بیمار شود. شما با مدیریت صحیح این عارضه می ‌توانید در موفقیت درمان تان نقش بسزایی داشته باشید. مقاله حاضر به شما کمک می ‌کند با همکاری پزشک و پرستار، بسیاری از مشکلات خونی ‌تان را رفع کنید.

اندام ‌های داخلی از قبیل مغز استخوان، طحال و کلیه به کمک سیستم گردش خون و شبکه عروق و غدد لنفاوی کار تولید و تکامل سلول‌ های خونی را انجام می ‌دهند. مغز استخوان به‌ صورت یک بافت اسفنجی در داخل استخوان قرار دارد و به‌ طور دائم در حال ساختن سلول‌ های خونی است. محصول نهایی مغز استخوان، گلبول‌ های قرمز، گلبول‌ های سفید و پلاکت‌ ها است. این سلول‌ ها بعد از ساخته شدن توسط سیستم گردش خون و شبکه لنفاوی به نقاط مختلف بدن منتقل شده و وظایفی را انجام می ‌دهند.

داروهای شیمی ‌درمانی از طریق گردش خون به همه جای بدن منتقل شده، هر گونه رشد و تکثیر را متوقف کرده یا کاهش می ‌دهند. یکی از این نقاط، مغز استخوان است. کاهش رشد و تکثیر در مغز استخوان می ‌تواند موجب آنمی، نوتروپنی و ترومبوسیتوپنی شود.

البته با توجه به نوع دارو و تفاوت سرعت رشد سلول‌ های خونی ممکن است یکی از 3 عارضه ی مذکور یا هر سه رخ دهد.

چه باید کرد؟

در صورت بروز هر کدام از 3 عارضه، پزشک معالج، تدابیری را در نظر می ‌گیرد و با استفاده از روشی خاص، آن ‌را درمان می ‌کند.

ممکن است پزشک معالج به ‌دلیل کاهش سلول ‌های خونی میزان دارو را کاهش دهد یا مدتی درمان را به تاخیر بیندازد. برنامه ی درمانی که پزشک برای شما تعیین کرده بهترین تصمیمی است که می ‌توانسته اتخاذ کند. وقتی برنامه درمانی به هر دلیلی کاهش یابد یا به تاخیر بیفتد در واقع درمان، ناقص انجام شده است.

شیمی‌ درمانی روش ‌ها و مقادیر متفاوتی دارد. اگر سلول ‌های خونی کاهش شدید داشته باشند پزشک، برنامه ی درمانی را طوری تنظیم می‌ کند که مشکلی به ‌وجود نیاید.

گاهی هم به ‌رغم بروز مشکلات از بیمار می ‌خواهد که عوارض را تحمل کند تا برنامه ی درمانی تکمیل شود.

به گفته ی متخصصان خون، هر کدام از عارضه ‌های آنمی، نوتروپنی و ترومبوسیتوپنی نیازمند درمان اختصاصی هستند.

* فراورده های خونی

سازمان انتقال خون با پالایش خون‌ های اهدایی جهت آنمی و ترومبوسیتوپنی فراورده‌ هایی را آماده می‌ کند.

این فراورده‌ ها که شامل خون کامل، خون شسته شده و پلاکت است در بانک خون نگهداری می ‌شود و پزشک معالج در صورت نیاز تجویز می ‌کند. فراورده‌ های خونی بیشتر در مواقعی کاربرد دارد که نیاز باشد سریعا وضعیت گلبول قرمز و پلاکت بهبود پیدا کند.

* فاکتورهای رشد خون ساز(Hematopoietic Growth Factors)

این مواد، تولید سلول ‌های خونی را در مغز استخوان تحریک می‌ کنند. فاکتور رشد خون ساز اضافی در بدن می ‌تواند اثرات شیمی‌ درمانی روی مغز استخوان را تا میزان زیادی کنترل کند. در طول شیمی ‌درمانی ممکن است فاکتور رشد خون ساز به‌ صورت تزریقی تجویز شود تا تولید سلول‌ های خونی جدید به حفظ وضع سلامتی کمک کند. برای هر کدام از سلول‌ های خونی فاکتور رشد خون ساز اختصاصی وجود دارد که ممکن است در طول درمان از انواع آن ها استفاده شود. بیشتر فاکتورهای رشد خون ساز به‌ صورت تزریق زیر جلدی تجویز می ‌شود. محل تزریق می ‌تواند بازو، ران،  باسن یا شکم باشد و با توجه به نوع فاکتور رشد خون ساز به‌ صورت روزانه، یک روز در میان و هفتگی تزریق می ‌شود.

فاکتور‌های رشد خون ساز دارای عوارضی هستند که معمولا جدی نیستند و به ‌وسیله دارو درمانی به خوبی قابل کنترل هستند. همه ی عوارض ناشی از تزریق فاکتور رشد خون ساز، موقتی بوده و با پایان درمان، ناپدید می‌ شوند.

بعضی از این عوارض عبارت هستند از: ادم (ورم)، تپش قلب، درد استخوانی و افزایش فشار خون. علائمی که ممکن است بروز کنند عبارت هستند از: خون ریزی بینی، خون ریزی دهان و لثه، خون ریزی شدید در زمان  قاعدگی، خون مُردگی ریز و نقطه‌ ای در پوست، خون ریزی شدید و استفراغ یا مدفوع خونی.

ریزش مو

ریزش مو یکی از عوارض شیمی‌ درمانی در استفاده از برخی داروها است. ریزش مو در عین حال به طول مدت درمان و میزان مصرف دارو بستگی دارد. در این افراد ریزش مو ناشی از آسیب به پیاز مو است و ساقه ی مو مقاومت خود را در مقابل شستن، فشار و شانه ‌زدن از دست می ‌دهد. ریزش مو معمولا حدودا پس از 2 هفته از روز شروع نخستین مرحله ی شیمی‌ درمانی شروع می ‌شود و معمولا قابل برگشت است.

رویش جدید مو معمولا حدود 2 ماه پس از پایان شیمی درمانی است. سوء تغذیه و کمبود پروتئین می ‌تواند به ریزش مو در بیماران شدت بخشد. از نظر روانی ریزش مو می ‌تواند اثرات منفی زیادی در بیماران به‌ خصوص خانم‌ های جوان داشته باشد. اضطراب، غم، خشم و ترس از تمسخر دیگران موجب انزواطلبی بیماران می ‌شود و این اثرات روانی می‌ توانند بر روابط اجتماعی و حتی زندگی جنسی برخی از بیماران اثر کند.

چه باید کرد؟

برای جلوگیری و کاهش اثرات روانی منفی ناشی از ریزش مو می‌ توان قبل از درمان بیماران را به مقابله با آن آماده کرد.

البته روش ‌هایی برای جلوگیری یا کاهش ریزش مو در این بیماران پیدا شده است؛ هر چند خود این روش ‌ها تا حدودی مشکل‌ آفرین هستند ولی در کاهش ریزش مو و اثرات روانی منفی آن مؤثر هستند.

نکات مهم:

* در هنگام دریافت فاکتور رشد خون ساز، زمان بندی را طبق دستور پزشک رعایت کنید.

* در صورت تداخل شیمی ‌درمانی با سایر برنامه ‌های درمانی مانند واکسیناسیون یا حوادث خاص با پزشک معالج مشورت کنید.

* هر سؤال مرتبط با وضعیت سلامتی ‌تان را یادداشت کرده و هنگام ویزیت از پزشک یا پرستار سؤال کنید.

* درمان را نیمه ‌کاره رها نکنید.

همشهری

تصادفی در آزمایشگاه سرآغاز شیمی صنعتی جدیدی می شود

نام واکنش فریدل- کرفتس از کاشفانش، چارلز فریدل و جیمز م. کرفتس، گرفته شده است. این دو در سال 1877 پس از انجام آزمایشی در آزمایشگاه فریدل در پاریس نتیجه نامنتظره ای مشاهده کردند. فریدل و کرفتس به اهمیت کاربردی بالقوه ای که ممکن بود اکتشاف تصادفی آنها داشته باشد پی بردند، و روش تهیه هیدروکربنها و ستنها را، هم در فرانسه و هم در انگلستان، به نام خود ثبت کردند. قضاوتشان هم صحیح بود. شاید هیچ واکنش آلی دیگری به اندازه این واکنش ارزش کاربردی پیدا نکرده باشد. فرایندهای عمده تولید بنزین با عدد اکتان بالا، لاستیک صناعی، پلاستیکها، و شوینده های صناعی، همه از کاربردهای " شیمی فریدل- کرفتس" هستند.

جیمز میسون کرفتس در سال 1839در بوستون به دنیا آمد. پس از آنکه در نوزده سالگی از دانشگاه هاروارد فارغ التحصیل شد، یک سال را به خواندن مهندسی معدن گذراند، و به هنگام تحصیل متالورژی در فرایبورگ آلمان، به شیمی علاقه مند شد. او در آزمایشگاههای رابرت ویلهلم بونزن در هایدلبرگ و شارل آدولف وورتز در پاریس به پژوهش پرداخت. در آزمایشگاه وورتز با چارلز فریدل آشنا شد، و آن دو از سال 1861 همکاری خود را با یکدیگر آغاز کردند.

در سال 1865 کرفتس به ایالات متحده بازگشت. پس از آن که برای مدت کوتاهی در مکزیک و کالیفرنیا به عنوان بازرس معدن به کار پرداخت، در دانشگاه کورنل که به تازگی تأسیس شده بود استاد شیمی شد. سه سال بعد به انستیتو تکنولوژی ماساچوست رفت و در روش تدریس و آزمایشگاههای آنجا اصلاحات متعددی به عمل آورد. در سال 1874 بر اثر وضع نامناسب جسمی اش به پاریس بازگشت؛ او و فریدل مجدداً در آزمایشگاه وورتز همکاریشان را ادامه دادند.

وقتی کرفتس انستیتو تکنولوژی ماساچوست را ترک می گفت، پیش بینی می کرد پس از مدت کوتاهی بدانجا برگردد. گرچه بر اثر تغییر آب و هوا یا شاید به سبب هیجان کشفی که با فریدل کرده بود، تندرستی اش را به نحو چشمگیری بازیافت، اما 17 سال در پاریس باقی ماند. بین سالهای 1877 و 1888 فریدل و کرفتس بیش از50 مقاله یا حق امتیاز در زمینه واکنشهای کلرید آلومینیم با ترکیبات آلی را منتشر یا به نام خود ثبت کردند.

با مرگ وورتز در سال 1884، فریدل به عنوان استاد شیمی آلی و سرپرست پژوهشی دانشکده سوربون جانشین او شد. فریدل از بنیانگذاران انجمن شیمی فرانسه بود و طی چهار دوره ریاست آن انجمن را به عهده داشت.

در سال 1891 کرفتس به انستیتو تکنولوژی ماساچوست بازگشت تا مجدداً مقام استادی آنجا را به عهده گیرد، و در 1897 به ریاست انستیتو برگزیده شد. کرفتس تلاش کرد تا انستیتو تکنولوژی ماساچوست را از راه ارتقای معیارهای تدریس و پژوهش به سطحی همردیف انستیتوهای اروپایی برساند. پس از سه سال، از مقام اجرایی خود استعفا داد تا وقت بیشتری را صرف پژوهشهای تجربی کند، و تا 78 سالگی به هنگام مرگش در 1917 به این کار ادامه داد.

بازگردیم به اتفاق پژوهشی نامترقبه ای که نقش آن در ثبت شدن نام فریدل و کرفتس در نوشته های علمی و صنعتی بسیار بیشتر از مقامهای دانشگاهی و اجرایی بالایی بود که آن دو داشتند. آنان سعی داشتند یدید آمیل را از طریق قراردادن کلرید آمیل در معرض آلومینیم و ید تهیه کنند. این واکنش مقادیر زیادی کلرید هیدروژن، و بر خلاف انتظار، هیدروکربن تولیدکرد. سپس آنان متوجه شدند که کلرید آلومینیم نیز به جای آلومینیم همان نتایج نامنتظره را دارد. پژوهشگران پیشین، نتایج مشابهی را از واکنش کلریدهای آلی با برخی از فلزات( نظیر روی) گزارش داده بودند، اما نتوانسته بودند آن را توضیح دهند یا نقش کلرید فلز را به عنوان واکنشگر یا کاتالیزور تعیین کنند. فریدل و کرفتس برای نخستین بار نشان دادند که وجود کلرید فلز ضروری است.

آنان به هنگام شرح اکتشاف خود برای انجمن شیمی فرانسه، گزارش دادند:" با مخلوط شدن کلرید و هیدروکربن و کم شدن یک H از هیدروکربن و CL از کلرید، هیدروکربنهایی با بازدهی زیاد تشکیل می شوند، و بدین ترتیب است که اتیل بنزن، آمیل بنزن، بنزوفنون و غیره به دست می آیند."

فریدل و کرفتس دریافته بودند که نتیجه نامنتظره آنها نوید تهیه انواع گوناگونی از هیدروکربنها و ستنها را می دهد( بنزوفنون نمونه ای از یک ستن است، که دومین گروه مهم از ترکیباتی بود که از راه واکنش جدیدشان قابل تولید بود) و آن دو با انجام آزمایشهایی این مطلب را اثبات کردند. در سالهای بعد، انبوه مقالات تحقیقی و اکتشافات فریدل و کرفتس شالوده پهنه جدیدی از پژوهش و کاربرد را در شیمی آلی ریخت، و اساس برخی از مهمترین فرایندهای شیمی صنعتی امروزی را پایه گذاری کرد.

شاید شیمی فریدل- کرفتس فنی و پیچیده به نظر آید، ولی از راههای گوناگونی بر زندگی مان تأثیر داشته است. وقتی وینستون چرچیل از پیروزی خلبانان جنگنده ها در جنگ هوایی انگلستان سخن می راند گفت:" در پهنه درگیریهای بین انسانها، هیچ گاه نشده است که چنین شمار عظیمی مدیون چنین شمار اندکی باشند." پیروزی در جنگ هوایی نه تنها به سبب جرأت و مهارت خلبانان انگلیسی بود، بلکه از برتری بنزین هواپیماهایشان نیز ناشی می شد. هواپیماهای جنگنده آلمانی نسبت به هواپیماهای انگلیسی و امریکایی برتری داشتند، اما سوختشان بهتر نبود. سوختی که در هواپیماهای انگلیسی و امریکایی به کار می رفت باعث می شد از نظر قابلیتهای عملی گوی سبقت را بربایند. این سوخت از ثمرات مستقیم شیمی فریدل- کرفتس بود. در آن مادی نظیر تولوئن و دیگر هیدروکربنهای آروماتیک آلکیله وجود داشت.

به همین ترتیب در جنگ جهانی دوم، پس از آنکه متفقین از منابع لاستیک طبیعی محروم شدند، لاستیک صناعی از مواد حیاتی برای جنگ زمینی بود، تایر برای اتومبیل، کامیون و هواپیما نیازی مبرم به شمار می رفت. با همکاری مقامات دولتی، و دانشمندان و متخصصان صنعتی و دانشگاهی، لاستیک صناعی به سرعت تولید شد. آن را از استیرن تهیه می کردند. این لاستیک صناعی را GRS که مخفف لاستیک دولتی نوع استیرن بود، نامیدند. GRS کوپلیمری از استیرن و بوتادین (C4H6) است. هر کوپلیمر مولکول درشتی است که از پلیمره کردن مخلوطی از دو منومر تهیه می شود؛ در این مورد استیرن و بوتادین منومرها هستند.

پلیمری از اکریلونیتریل( C3H3N)، بوتادین، و استیرن به نام ABS تولید شده است که کاربرد گسترده ای پیدا کرده. این پلیمر سختی کوپلیمراستیرن/ اکریلونیتریل و مقداری از انعطاف پذیری کوپلیمراستیرن/ بوتادین را دارد. به عنوان نمونه از پلیمرهای ABS برای ساخت چمدان و قطعات اتومبیل استفاده شده است.

استیرن به تنهایی نیز قابل پلیمریزه کردن است. این پلیمر، که اختصاراً پلی استیرن خوانده می شود، مصارف متعددی دارد. می توان آن را به شکل قاب رادیو، باتری، اسباب بازی و انواع ظروف مختلف، قالبریزی کرد. به دلیل سبکی و ویژگیهای عایق کنندگی تخته های پلی استیرن( استیروفوم) از آن برای عایق کاری ساختمانها استفاده می شود، و آن را به شکل یخدان و لیوانهای یک بار مصرف برای نوشیدنیهای گرم و سرد قالبریزی می کنند. از کاربردهای جدید، استفاده از استیروفوم در مجسمه ها برای تبلیغات خیابانی است. در سال 1982 حدود دو میلیون تن فراورده های پلی استیرن به تولید رسیدند.

امروزه شوینده های صناعی انقلابی در نحوه زندگی مان به وجود آورده اند. برای شستن ظروف و البسه از آنها استفاده می کنیم، شوینده ها بر خلاف صابون در آب سخت نیز پاک کنندگی خوبی دارند. این مواد از اجزای عمده شامپوها هستند. نمونه ای از شوینده های صناعی که در محیط زیست تجزیه می شود دودسیل بنزن سولفونات سدیم است. در این مولکول یک زنجیر 12 کربنی جانبی از طریق واکنش آلکیلاسیون فریدل- کرفتس به یک مولکول بنزل متصل می شود.

فنلی که برای تولید آسپرین به کار می رود . از ایزوپروپیل بنزن ( که به کومن نیز معروف است) تهیه می شود، که خود از طریق واکنش بنزن با پروپیلن به روش فریدل- کرفتس به دست می آید. تنها در ایالات متحده هر سال حدود 20 هزار تن آسپرین تولید می شود، یعنی حدود 300 قرص برای هر مرد، زن و کودک امریکایی.

اینها نمونه هایی از کاربردهای عملی ای هستند که از هنگامی که چارلز فریدل و جیمز م. کرفتس حدود یک قرن پیش در 1877 تصادفی را در آزمایشگاه مشاهده کردند و به واسطه ذکاوتشان آن را به کشف بزرگی تبدیل کردند، به ارمغان آمده اند. در کتاب فریدل- کرفتس و واکنشهای مربوطه ( 1963)، گ.آ.اولاه، و ر.ا.آ.دی یر درباره کشف فریدل و کرفتس چنین می نویسند:" نمی توان انکار کرد که اکتشافات علمی مهم بسیاری ناشی از بخت بوده اند، اما لازم است شخصی که مشغول پژوهش است حس مشاهده گری دقیق و توانایی خلاقی داشته باشد تا کشفی صورت گیرد، و ناشناخته و نادیده باقی نماند."

پسنوشت

چند سال پس از آنکه در دانشگاه تگزاس در آوستین مشغول به کار شدم، تابستانی را در آزمایشگاه ملی اوک ریج به آموختن چگونگی استفاده از کربن پرتوزا(C14) به عنوان یک ابزار پژوهشی در شیمی آلی گذراندم. کربن پرتوزا از فرآورده های جنبی طرحهای انرژی اتمی است. اتمهای آن را می توان وارد مولکولهای آلی کرد و با ابزار ویژه ای وجود و حتی موقعیت آنها را به دلیل پرتوزایی شان تشخیص داد. وقتی به دانشگاه بازگشتم از این روش جدید در پژوهشهایم استفاده کردم. مسئله ای که من برای آزمایش ردیابی C14 انتخاب کردم یکی از واکنشهای فریدل- کرفتس بود که شیمیدانان آلمانی در سال 1892 گزارش داده بودند. با توجه به تفسیرهایی که امروزه از واکنشهای فریدل- کرفتس ارائه می شود، نتایج آنان مشکوک به نظر می رسید و قراین تجربی به هیچ وجه متقاعد کننده نبود. برای خود فرصتی دیدم تا با استفاده از روشهای آزمایشگاهی امروزی نتایج آنان را تأیید یا رد کنم. از جمله این روشها، تحلیل فروسرخ و تحلیل کروماتوگرافی بود، ممکن بود با هر یک از این دو روش پاسخ قابل اعتمادی برای مسئله به دست آید و هر دو نیز ذاتاً ساده تر از تحلیل پرتو شیمیایی C14 بودند. اما به دلیل علاقه به روش پرتو شیمیایی C14 که ( برای من) تازگی داشت، تصمیم گرفتم از این آزمون استفاده کنم. استنلی برندنبرگر، که از دانشجویان من بود، انجام آزمایشها را تقبل کرد.

اگر از تحلیل فروسرخ یا کروماتوگرافی گازی برای آزمایش استفاده می کردیم، می دیدیم تا جایی که به آن پژوهش ابتدایی مربوط می شد، همه چیز درست بود. اما با استفاده از روش C14 بازآرایی مولکولی ناشناخته ای را کشف کردیم. گرچه یافته هیجان انگیزی بود، اما هیچ اهمیت کابردی نداشت، چون مولکولهای نشاندار شده با C14 که استفاده می کردیم از هیدروکربنهای آروماتیک معمولی نبودند. ولی با توجه به کشفی که در مولکولهای نشاندار شده با C14 کردیم، به جست و جو برای بازآراییهای مشابهی در مولکولهای هیدروکربن آروماتیک معمولی پرداختیم، و آنها را- که برخی اهمیت کاربردی نیز داشتند- پیدا کردیم.

ما توانستیم برخی از گزارشهای نادرستی را که در متون علمی شیمی وجود داشت تصحیح کنیم و نتایج بحث انگیز دیگری را نیز روشن سازیم. مطالعه بر" بازآرایی آلکیل بنزن" که به طور نامنتظره کشف کرده بودیم، ما را تا سالها به خود مشغول کرد، و اتفاقاً علاقه دایمی مرا به نمونه های دیگر بخت یاری علمی برانگیخت.

منبع :

سرگذشت اکتشافات تصادفی در علم

نوشته : رویستون رابرتس- مترجم: محی الدین غفرانی

شیمی آلی و کشف فریدریش وهلر

شاید پیچیده ترین ماده طبیعی که تاکنون در آزمایشگاه تولید شده است ویتامینB12 باشد ( شکل 1). درسال  1972 رابرت ب. وودوارد و آلبرت اشنموزر اعلام کردند که این ویتامین را بطور کامل در آزمایشگاه تهیه کرده اند. این موفقیت نتیجه همکاری 11ساله 100 شیمیدان از 19 کشور جهان در دانشگاهای هاروارد و زوریخ بود. گر چه این روش آزمایشگاهی هرگز منبع قابل  استفاده ای برای تأمین ویتامین نبود، اما نقطه عطفی در تهیه مواد آلی به شمار می آمد؛ چون در طی این فعالیت علمی ، واکنشها، روشها و نظریات جدید ابداع شدند.

اوره، که نخستین ماده طبیعی بود که در آزمایشگاه تهیه شد، ساختار بسیار ساده تری دارد( شکل 2). در 1828 فریدریش وهلر آن را تصادفاً در آزمایشگاهش در برلین تهیه کرد. در آن زمان اوره را به عنوان یکی از انواع ترکیبات آلی می شناختند. یان یاکوب برسیلیوس که شیمیدان سوئدی مشهوری بود، واژه آلی (Organic) را در حوالی 1807 تعریف کرد. این عنوان به هر ماده ای که ارگانیسم های (Organism) زنده – چه گیاه و چه جانور- تولید کنند اطلاق می شود؛ در مقابل آنها موادی هستند که منشا غیر زنده و معدنی دارند، و مواد غیرآلی یا معدنی نامیده شدند. در اوایل سده نوزدهم ، همه مواد شیمیایی شناخته شده تا آن زمان را در یکی  از این دو گروه ، طبقه بندی می کردند. مواد معدنی نظیر عناصر رایج فلزی و ترکیبات آنها که در سنگهای معدنی یافت می شدند، بسیار ساده تر از مواد آلی، نظیر قند، نشاسته و چربی حیوانی بودند. عقیده بر آن بود که مواد آلی نوعی نیروی حیاتی دارند که از گیاهان یا جانوران به یکدیگرمنتقل می شود. در نظریه حیات گرایی این فرض اولیه حاکم بود که برخلاف مواد معدنی که امکان تهیه آنها در آزمایشگاه وجود داشت، مواد آلی قابل تهیه درآزمایشگاه نبودند- دست کم از مواد معدنی نمی شد آنها را تولید کرد.

در سال 1828 وهلر به خوبی دانسته بود که اوره نوعی ماده آلی است. در واقع وجود اوره  در ادرار توجه خود وهلر را جلب کرده بود، و هنگامی که وهلر دانشجوی پزشکی دردانشگاه هاید لبرگ بود آزمایشهایی را در زمینه تولید آن در سگها و حتی خودش انجام داد. فریدریش وهلر، در سال 1800 در روستای اشرشایم در نزدیکی فرانکفورت آلمان متولد شد. در فرانکفورت به دبیرستان رفت، اما در دوران دانش آموزی نبوغ چندانی از خود نشان نداد. همان طور که خودش بعداً اذعان کرد، قسمت عمده ای از وقت خود را صرف انجام آزمایش در شیمی می کرد، و فرصت کافی برای درس خواندن نداشت . در منزلشان اتاقش را به آزمایشگاهی تبدیل کرده بود، و از اجاق زغالی آشپزخانه برای گرم کردن سنگهای معدنی و دیگر مواد شیمیایی اش استفاده می کرد.

پس از آن که وهلر جوان از دبیرستان فارغ التحصیل شد، به دانشگاه ماربوگ را ه یافت، و به همان دلیلی که اهل خانه از دست او عاصی شده بودند، با صاحبخانه اش اختلاف پیدا کرد: چون در محل سکونتش زیادی آزمایش انجام می داد! پس از یک سال تحصیل در ماربورگ خود را به هایدلبرگ انتقال داد، و تحت تأثیر لئوپولد گملین که در آن هنگام از شیمیدانان مشهورآلمان بود قرار گرفت. گرچه وهلر با دانشنامه پزشکی از هایدلبرگ فارغ التحصیل شد، اما به توصیه گملین، که خود زمانی پزشک بود، طب عملی را کنار گذاشت و خود را وقف شیمی کرد.

وهلر با کمک گملین به استکهلم رفت تا زیر نظر برزلیوس به مطالعه و پژوهش بپردازد. گرچه فقط یک سال در آنجا ماند، اما او و برزلیوس با یکدیگر رفاقتی پیدا کردند که تا آخر عمر ادامه یافت. وهلر برای مدت کوتاهی به هایدلبرگ بازگشت، و سپس در یکی از دانشکده های فنی برلین به تدریس مشغول شد. گرچه مقام دانشگاهی مهمی نبود و در واقع در آن شهر بزرگ بیشتر به تدریس شبانه شباهت داشت، اما آزمایشگاهی در اختیارش بود که کمال استفاده را از آن کرد.او نخستین کسی بود که آلومینیم را در سال 1827 به حالت فلزی آزاد تولید کرد. البته روشی که به کار برد عملی نبود، و حدود60 سال طول کشید تا یک دانشجوی امریکایی، در دانشکده اوبرلین در اوهایو روشی را برای تهیه صنعتی آلومینیم با استفاده از جریان برق کشف کند.( اشاره آخر مطلب  را ببینید).

در همین آزمایشگاه بود که وهلر در سال 1828 آزمایشی انجام داد که شهرتش را در تاریخ شیمی آلی تضمین کرد. او قصد داشت سیانات آمونیم خالص را، که تصور می شد فرمولش همانی باشد که در (شکل 3 ) نشان داده شده است، از سیانات پتاسیم و سولفات آمونیم، که دو نمک معدنی معمولی بودند، تهیه کند. پس از آنکه دو نمک را در مجاورت یکدیگر حرارت داد، محلولی را که پیش بینی می کرد در آن سیانات آمونیم باشد تبخیر کرد. اما بلورهای سفید رنگی به دست آورد که درست به اوره ای که بارها ازادرار سگ و انسان جدا کرده بود شباهت داشتند! بی درنگ ثابت کرد که این بلورها واقعاً اوره هستند. وهلراین نتیجه را به عنوان : واقعیتی شگفت آور که بیانگر نمونه ای از تولید صناعی ماده ای آلی، و به اصطلاح جانوری، از مواد معدنی است توصیف کرد.

این نتیجه شگفت آور جنبه دیگری هم داشت که برای وهلر و نیز برزلیوس، که پس از مدت کوتاهی به کشف وهلر پی برده بود، اهمیت داشت. سیانات آمونیم و اوره ای که از آن تولید شده بود ایزومر یکدیگر بودند ( مشتق ازمعادل یونانی به معنی پاره های یکسان )  این واژه را برزلیوس، برای توصیف ترکیباتی که از عناصر یکسان با نسبت های برابر تشکیل می شدند وضع کرده بود. سیانات آمونیم و اوره هر دو حاوی یک اتم کربن، یک اتم اکسیژن، دو اتم نیتروژن و چهار اتم هیدروژن هستند. ظاهراً وهلر و برزلیوس به جای توجه  به تأثیری که ممکن بود این کشف بر نظریه حیات گرایی داشته باشد ، بیشتر بر این جنبه تهیه اوره تأکید داشتند.

اما کشف تصادفی وهلر سرآغازی بر زوال نظریه حیات گرایی بود که مدتها مانع از پیشرفت شیمی ترکیبات کربن می شد. دیگر شیمیدانان آن عصر خاطر نشان کردند که گر چه سیانات پتاسیم و سولفات آمونیم را معمولاً غیرآلی می دانستند، اما وهلر آنها را از موادی آلی نظیر شاخ و خون جانوران تهیه کرده بود، نه از عناصر سازنده شان؛ بنابراین نمی شد نتیجه گرفت که تهیه اوره به دست وهلر، نظریه حیات گرایی را از اعتبار ساقط می کند. تنها وقتی هرمان کولبه در 1845 اسید استیک را از عناصر تشکیل دهنده اش ( کربن، هیدروژن و اکسیژن) تهیه کرد، در آن موقع بود که افراطیان بالاخره مرگ نظریه حیات گرایی را پذیرفتند. از آن پس تعریف شیمی آلی به شیمی ترکیبات کربن ( تعریف پذیرفته شده امروزی ) تغییر یافت، چه این ترکیبات از منشا طبیعی باشند، چه از تولیدات آزمایشگاهی.

وهلر می توانست بقیه عمرش را وقف شیمی آلی کند، اما این کار را نکرد. علاقه ای که از ابتدا به سنگهای معدنی داشت همچنان پا برجا بود و اکثر کارهای بعدی اش به شیمی معدنی مربوط می شد. وهلر پس از ترک برلین در 1831، برای مدت کوتاهی در دانشکده فنی دیگری در کاسل به کار مشغول شد، و سپس در1836 به هدف خود که استادی در یکی از دانشگاههای بزرگ آلمان یعنی گوتینگن بود، دست یافت. وی در آنجا برخی از بهترین کارهای پژوهشی خود را با همکاری دوستش یوستوس لایبیگ که استاد دانشگاه گیسن بود ارائه داد.

وهلر که وجودش در بخش شیمی گوتینگن بر اعتبار آن می افزود، شیمیدانانی را از سرتاسر جهان به سوی آن جذب کرد. وی در گوتینگن به تدریس، تربیت شیمیدانان پژوهشگر، نوشتن کتابهای دانشگاهی و ویرایش مجلات پژوهشی شیمی ادامه داد، تا سرانجام در1882 در گذشت.

وهلر حدود 8000 دانشجو را در گوتینگن پرورش داد. از جمله اینها رودلف فیتیگ بود، که بعدها استاد دانشگاه توبینگن شد، و ایرارِمسن از ایالات متحده زیر نظر او به تحصیل پرداخت. رمسن بعد از تحصیل در توبینگن به ایالات متحده بازگشت و سطح علمی بخش شیمی دانشگاه جانزهاپکینز را تا به حد دانشگاههای اروپایی ارتقا داد. این بخش مرکز عمده ای برای تربیت نسل های بعد شیمیدانان در آمریکا شد .

گذشته از افتخارات بسیاری که نصیب وهلر شد، تهیه غیر مترقبه ترکیب ساده ای به نام اوره از طریق گرم کردن سیانات آمونیم در 27 سالگی به عنوان مهمترین موفقیتش جلوه گر می شود و امروزه تقریباً در هر کتاب درسی شیمی آلی ذکری از آن به میان می آید. تهیه یک ترکیب آلی از ترکیبی معدنی نشانگر پایان نظریه حیات گرایی و سرآغازی بر پایه گذاری شیمی آلی برمبنایی معقول بود.

اشاره

از جمله شیمیدانان بسیاری که از سرتاسر دنیا به سوی گوتینگن جذب شدند تا زیر نظر وهلر به تحصیل بپردازند، فرانک ف. جوئت بود، که برای تدریس در دانشکده اوبرلین در اوهایو به ایالات متحده باز گشت. در دهه 1880 جوئت غالباً توجه دانشجویانش را به این واقعیت جلب می کرد که گرچه آلومینیم فراوانترین فلز است، اما متأسفانه کسی نتوانسته آن را با روشی عملی از سنگهای معدنی پیچیده اش استخراج کند. او به آنها گفت که استاد آلمانی اش فریدریش وهلر نخستین کسی بود که فلز مزبور را به دست آورد، اما روشی که او به کار برده بود آن قدر دشوار و پر هزینه بود که آلومینیم برای بیش از پنجاه سال به عنوان یکی از عجایبی که در قفسه های موزه ها جای داشت باقی مانده بود.

یکی از دانشجویان جوئت در اوبرلین، چارلز مارتین هال ، ازاهالی همان محل بود. مسئله آلومینیم آن قدر توجهش را به خود جلب کرد که تصمیم گرفت راهی پیدا کند که استخراج فلز مزبور را از سنگ معدنش امکان پذیر سازد وآن را به عنوان طرح پژوهشی سال آخرش در اوبرلین برگزید. او متقاعد شده بود که راه دستیابی به این هدف استفاده از الکتریسیته است. یک باتری  ابتدایی و کوره ای در انبار هیزم پشت منزلشان ساخت، سنگ معدن کریولیت را در کوره ذوب کرد و فراوانترین نوع سنگ معدن آلومینیم یا بولسیت، که دریافته بود در کریولیت حل می شود، به آن اضافه کرد. جریان الکتریسیته را از این مخلوط عبور داد و با کمال شادمانی جمع شدن گویچه های نقره ای رنگ آلومینیم را در اطراف قطب منفی دستگاهش مشاهده کرد. همین که ساچمه های براق فلزی به اندازه ای خنک شدند که بتواند آنها را در دست بگیرد، با شتاب رفت تا آنها را پیروزمندانه به پروفسور جوئت نشان دهد. این واقعه در 23 فوریه سال 1886 -59 سال پس از آنکه وهلر نخستین نمونه آلومینیم خالص را تهیه کرد – اتفاق افتاد. مرد جوانی که روش عملی تهیه آلومینیم را ابداع کرد، دانشجوی دانشجوی وهلر بود!

چند ماه بعد فکر همین روش الکترولیز (( Electrolysisبه ذهن فرانسوی جوانی به نام پ.ل.ت.هرول خطور کرد، اما در آن هنگام هال تقاضای ثبت روش ابداعی خود را کرده بود، و تقاضایش در اولویت قرار گرفت. شرکت آلومینیم امریکا(آلکوآ) با استفاده از اصول همان روش الکترولیز، از آزمایش ابتدایی هال نشو و نما یافت. چارلز مارتین هال مرد ثروتمندی شد و به هنگام مرگ قسمت عمده ای از ثروتش را برای محل تحصیل خود، دانشکده اوبرلین، به ارث گذاشت. امروزه هر کس که به تماشای محوطه دانشکده برود می تواند از تالار زیبایی که هال به نام مادرش بنا کرد، مجسمه هال در ساختمان شیمی ( که امروزه برای در امان ماندن از شر دانشجویانی که قبلاً آن را در جاهای نامناسبی در محوطه دانشکده می گذاشتند، در آنجا نگهداری می شود!) و منزل خانوادگی هال، که یک خیابان با محوطه دانشکده فاصله دارد، دیدن کند. مجسمه و لوح یادبودی که در منزل هال نصب شده به تناسب از همان فلزی ساخته شده اند که هال با ابتکار خود در دسترس جهانیان قرار داد.

آشنایی با علم شیمی

مقدمه

شیمی علمی است درباره ترکیب ها، ساختارها و خواص مواد همچنانکه  تغییرات این فاکتورها را در حین انجام ترکیبات شیمیایی بررسی می کند. شیمی علمی فیزیکی برای مطالعه اتم ها، مولکول ها و کریستال های مختلف مواد در ترکیباتی است که به تولید انرژی می انجامند.

شاخه ها در محدوده شیمی به طور سنتی بوسیله نوع ماده مورد استفاده گروه بندی می شوند. این شاخه ها دربرگیرنده شیمی غیرآلی(که مواد شیمیایی غیر آلی را مطالعه می کند)، شیمی آلی (که مواد شیمیایی  آلی را مطالعه می کند) بیوشیمی (مطالعه مواد یافت شده در ارگانیسم های زیستی)، شیمی فیزیک(مطالعات وابسته به انرژِی مربوط به مقیاس های ماکرو، مولکولی و زیر مولکولی ) و شیمی آنالیزی( آنالیز مواد برای درک ساختار آنها) می باشند.

تعریف و شرح

کلمه شیمی (انگلیسی:chemistry) در اصل از کلمه یونانی به معنای «به هم فشردن»، «با هم ساختن»، «جوش دادن» و «آلیاژ» و … گرفته شده‌است اما خاستگاه واژه کیمیا از زبان پارسی باستان است. این واژه و داستان دانش شگفت انگیز پشت آن به همراه دانشش به زبان عربی نوشته شد و اروپاییان با این واژه و دانش آن از راه مسلمانان آشنا شدند و این دانش را با نام alchemy شناختند. آنگاه آن را در میان خود پروردند تا در سده‌های بعد شیمی به زبان ما بازگشت. علم شیمی از ابتدا تا کنون به5 دوران تقسیم می‌شود: 1.دوران رشد کارهای تجربی 2.دوران رشد جنبه‌های تئوری شیمی 3.دوران کیمیا گری 4.دوران اصل آتش 5.دوران شیمی مدرن

شیمی علم اتم‌ها، پیوندها و مولکول‌هاست. دانشی که می‌تواند خواص ماده، چگونگی تغییرات و شیوه تولید آن‌ها را از هسته اتم گرفته تا کهکشان‌ها بررسی کند و رشته شیمی، رشته‌ای است که به پرورش متخصصانی می‌پردازد که با مطالعه و تحقیق و آزمایش به ابداع و نوآوری پرداخته و یا فرآورده‌های شیمیایی را کنترل می‌کنند. مهندسی شیمی نیز کاربرد علم، ریاضیات و اقتصاد در فرآیند تبدیل مواد خام به مواد باارزش‌تر یا سودمندتر است. مهندسی شیمی عمدتاً در طراحی و نگهداری فرآیندهای شیمیایی برای تولید انبوه به کار می‌رود.

کاربرد و زیر شاخه ها

همانطور که می دانیم شیمی در تمام سطوح زندگی اعم از زندگی روزمره تا تخصصی ترین مسائل مانند مکانیک کوآنتم  نقش دارد.

اما ما در اینجا می خواهیم بدانیم که یک متخصص در زمینه های مرتبط با علم شیمی چه توانایی هایی دارد:

یک شیمیست محض به تمام مسایلی که حل آن کمکی در جهت گسترش مرزهای دانش شیمی است علاقه نشان داده و در یک اشل آزمایشگاهی مشغول پژوهش و تحقیق می شود بدون توجه زیاد به آنکه نتیجه کار تا چه حدّ کاربرد صنعتی داشته باشد. بنابراین، یک شیمیست عهده دار تجزیه شیمیایی، اندازه گیری ویژگی های فیزیکی و شیمیایی یک ترکیب، سنتز یک ماده شیمیایی جدید و یا تکوین یک فرآیند نوین شیمیایی می باشد. این کار اغلب در کنار کامپیوتر های پیشرفته و یا بر روی میز آزمایشگاه و به کمک ابزار و آلاتی که ظرفیت آنها حداکثر به پنج لیتر می رسد انجام می گیرد.

یک شیمیست کاربردی با عنایت به اینکه در اصل یک شیمیست بوده ( متجاوز از 70 درصد دروس مشترک با شیمی محض گذرانده ) و در جنب آن با زیان و اصلاحات مهندسی صنعتی و مهندسی آشنایی دارد، دستاوردها و نتایج پژوهش های شیمی محض را مرور کرده و بخشی از آنرا که کاربردی و قابل پیاده شدن در صنعت تشخیص دهد، جدا کرده و در یک اشل نیمه صنعتی ( پاپیلوت ) آزموده و نسبت به امکان اجرای پروژه در اشل صنعتی اظهار نظر می کند.

بنابراین، پس از آنکه فرآیند نوینی توسط شیمیست محض در اشل آزمایشگاهی گزارش شد، مراحل بعدی و رساندن فرآیند به مرز صنعتی به شیمیست کاربردی واگذار می شود.

طرحهای موفق شیمیست کاربردی برای پیاده شدن در صنعت و طراحی تاسیسات به مهندس شیمی یعنی کسی که در اصل یک مهندس است ( متجاوز از 70 درصد دروس گذرانده مهندسی بوده ) و بطور جنبی با زبان و اصطلاحات شیمی آشنا است، محوّل می شود.

در این مرحله از کار، موضوع انتقال حرارت و انتقال جرم جزء مشکل ترین بخش پروژه به حساب می آید. مواد خام اولیّه بجای آنکه با دست حمل شوند بوسیله پمپ یا وسایلی نظیر آن به راکتور منتقل می شود. کنترل کیفیت هوای داخل کارخانه بایستی در حد استاندارد های تعیین شده توسط مراجع محیط زیست باشد. جمع آوری و دفع ضایعات و محصولات جنبی بدردنخور بایستی مطابق اصول مشخصی انجام گیرد.

یک مهندس شیمی علاوه بر موارد فوق می بایستی به کاهش هزینه تولید، کیفیت مواد اولیه، انرژی مصرفی، نیروی انسانی، بازگشت سرمایه و نحوه دفع مواد ضایع شده و جنبی توجه داشته باشد.

شاخه های این علم به طور کلی طبق تقسیم بندی زیر است:

شیمی تجزیه، که به تعیین ترکیبات مواد و اجزای تشکیل دهنده آن‌ها می‌پردازد.

شیمی آلی، که به مطالعه ترکیبات کربن‌دار، غیر از ترکیباتی چون دو اکسید کربن (دی اکسید کربن) می‌پردازد.

شیمی معدنی، که به اکثریت عناصری که در شیمی آلی روی آنها تاکید نشده و برخی خواص مولکولها می‌پردازد.

شیمی فیزیک، که پایه و اساس کلیه شاخه‌های دیگر را تشکیل می‌دهد، و شامل ویژگی‌های فیزیکی مواد و ابزار تیوری بررسی آنهاست.

دیگر رشته‌های مطالعاتی و شاخه‌های تخصصی که با شیمی پیوند دارند عبارت‌اند از: علم مواد، مهندسی شیمی، شیمی بسپار، شیمی محیط زیست و داروسازی.

شیمی در ایران

شیمی در ایران از پیشینه بسیار طولانی برخوردار است از زمان کیمیاگران گرفته که سعی می کردند از فلزات بی ارزش طلا بسازند تا زکریای رازی کاشف الکل همگی بر قدمت این علم در ایران دلالت دارند.

اما تاریخچه مهندسی شیمی در ایران به تأسیس مدرسه صنعتی ایران و آلمان برمی‌گردد که پس از جنگ جهانی یکم به عنوان غرامت جنگی به ایران واگذار گردید. در این مدرسه عالی در هر رشته مهندسی شیمی، برق و ماشین حدود بیست نفر دانشجو پذیرفته می‌شد. گرچه پس از گذراندن دوره‌ای دو ساله دانش آموختگان آن مهندس شیمی نامیده می‌شدند اما برنامه درسی آنها بیشتر دروس مربوط به رشته شیمی با تأکید بر شیمی تجزیه و آزمایشگاه بود. شش سال بعد یعنی در سال 1313 که دانشگاه تهران بنیاد شد و رشته مهندسی شیمی بخشی از دانشکده فنی را به خود اختصاص داد. رقابت‌های ناسالم میان دانش آموختگان این دو واحد آموزشی سرانجام منجر به منحل شدن مدرسه عالی صنعتی که در آن زمان «هنرسرای عالی» نامیده می‌شد گردید. مدتی بعد دانشگاه صنعتی پلی تکنیک تأسیس شد (سال 1336) و برای دوره چهار ساله مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت. پس از این دو دانشگاه، دانشگاه شیراز و سپس در سال 1344 دانشگاه صنعتی آریامهر سابق (صنعتی شریف فعلی) با برنامه‌ای که تفاوت محسوسی با برنامه درسی امروز مهندسی شیمی نداشت پا به عرصه وجود گذاشتند. در سال‌های بعد ضمن گسترش دوره‌های کارشناسی، دوره‌های کارشناسی ارشد و در بعضی دانشگاه‌ها دوره دکتری نیز گشایش یافتند. لازم به یادآوری است که در طی این سالیان دانشکده نفت آبادان نیز با افت و خیزهای زیاد فعالیت کرده و در برخی از سال‌های فعالیت خود، در رشته‌ مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت. تعداد دانش آموختگان مهندسی شیمی در ایران تا سال1370 حدود هشت هزار نفر برآورد می‌شود.

نویسنده: فاطمه سادات مویدی

آشنایی با رشته مهندسی شیمی

مقدمه

آیا تصور می‌کنید که مهندسی شیمی؛ یعنی حفظ فرمول‌های ریز و درشت و کار در آزمایشگاه‌های شیمی؟ آیا فکر می‌کنید که دانشجویان این رشته باید شیفته علم شیمی باشند؟ اصلاً هیچ فکر کرده‌اید که چرا فقط داوطلبان گروه ریاضی و فنی می‌توانند وارد این رشته شوند؟ آیا می‌دانید که مهندسی شیمی زائیده ضرورت و نیاز صنعت مکانیک، الکترونیک و عمران است؟ برای مثال به مرور زمان صنعت به مهندس مکانیکی احتیاج پیدا کرد که از تحولات و فرآیند‌های شیمیایی اطلاع داشته باشد و بتواند دستگاه‌هایی را طراحی کند که در آنها فرآیندهای شیمیایی اتفاق می‌افتد.در نتیجه شروع به تربیت مهندسین مکانیکی کرد که بیش از معمول تحصیل کردگان این رشته از علم شیمی مطلع باشند. و این دسته از متخصصان،‌ همان مهندسین شیمی هستند.این رشته‌ با 9 گرایش‌ صنایع‌ غذایی‌، صنایع‌ شیمیایی‌ معدنی‌، صنایع‌ گاز، صنایع‌ پتروشیمی‌، صنایع‌ پلیمر، صنایع پالایش، طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌، بهره‌برداری‌ از منابع‌ نفت‌ و شیمیایی‌ سلولزی‌؛ یکی‌ از رشته‌های‌ گسترده‌ دانشگاهی‌ است‌. البته‌ در دوره‌ کارشناسی‌ هر یک‌ از گرایش‌های‌ فوق‌، تنها 12 یا 13 واحد تخصصی‌ دارند و بیشتر واحدهایشان‌ مشترک‌ است‌. گرایش‌ صنایع‌ شیمیایی‌ معدنی‌ اکتشاف‌ و استخراج‌ مواد معدنی‌ به‌ رشته‌ معدن‌ باز می‌گردد، اما فرآورده‌های‌ مواد معدنی‌ در حیطه‌ مهندسی‌ شیمی‌ گرایش‌ شیمیایی‌ معدنی‌ قرار دارد. هر کارخانه‌ تولید مواد غیرآلی‌ مثل‌ سیمان‌، گچ‌، شیشه‌ نسوز و دیرگداز دارای‌ یک‌ فرآیند است‌؛ یعنی‌ از زمانی‌ که‌ مواد اولیه‌ وارد کارخانه‌ می‌شود تا زمانی‌ که‌ محصول‌ خارج‌ می‌گردد، فرآیندی‌ روی‌ آن‌ انجام‌ می‌گیرد که‌ طراحی‌ این‌ فرآیند برعهده‌ مهندس‌ شیمی‌ صنایع‌ شیمیایی‌ معدنی‌ است. همچنین‌ تولید هر ماده‌ معدنی‌ مثل‌ کودهای‌ شیمیایی‌ معدنی‌، حشره‌کش‌ها، نمک‌ها، رنگ‌های‌ معدنی‌ و حتی‌ لعاب‌ روی‌ کاشی‌ها در حیطه‌ کار مهندس‌ شیمی‌ این‌ گرایش‌ قرار دارد.

تعریف و شرح

برای مهندسی شیمی به عنوان یکی از رشته های فنی کاربردی ، که امروزه گسترش فراوانی پیدا کرده است، از سوی ارگانهای گوناگون تعاریف مختلفی ارائه شده که در زیر به بعضی از آنها اشاره می شود.

انجمن مهندسین شیمی آمریکا مهندسی شیمی را به صورت زیر تعریف کرده است: «مهندسی شیمی عبارتست از کاربرد اصول علوم فیزیکی همراه با مبانی اقتصادی و روابط انسانی در زمینه هایی که مستقیماّ به فرآیندها و دستگاههای لازمه مربوط می باشند و در آنها ماده به منظور تغییر در حالت، ترکیب یا مقدار انرژی تحت عمل قرار داده شود.»

همچنین تعریف ستاد انقلاب فرهنگی ایران از مهندسی شیمی به صورت زیر می باشد:

«فن کاربرد علوم پایه در جهت پیاده نمودن فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی در مقیاس صنعتی .»

بنابراین و با توجه به تعاریف فوق ، مهندسی شیمی را می توان تلفیقی از علوم گوناگون مانند ریاضی، شیمی و فیزیک دانست که با در نظر گرفتن فاکتورهای اقتصادی، تولید صنعتی یک فرآورده از طریق فرآیند های شیمیایی و فیزیکی در مقیاس زیاد را طراحی و رهبری می کند.

با نگاهی دقیق تر می توان ویژگی ها و تواناییهای موجود در مهندسی شیمی را به طور خلاصه به صورت زیر دسته بندی کرد:

-شناخت و بررسی فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی متوالی در مسیر تولید.

-طراحی سیستمها و دستگاههای مورد نیاز در این مسیر.

-بهینه کردن سیستم از نظر اقتصادی و کیفیت فرآورده ها و ..

به نظر می آید که با توانایی های بالا، مهندسی شیمی می تواند کاربردهای فراوانی در عرصه های صنعتی و در زمینه های گوناگون داشته باشد. و حقیقت نیز چنین بوده و مهندسی شیمی کاربردهای بسیار زیادی در موارد مختلف دارد.

گرایشها و کاربردهایشان

گرایش‌ صنایع‌ پتروشیمی‌ :

وظیفه‌ مهندسی‌ پتروشیمی،‌ طراحی‌ دستگاه‌ها و فرآیند تولید مواد مختلف‌ از جمله‌ کودهای‌ شیمیایی‌، شوینده‌ها، فرآورده‌های‌ پلیمری‌ (مواد اولیه‌ پلاستیک‌ها، لاستیک‌ها و الیاف‌ مصنوعی‌) و مواد شیمیایی‌ (اسیدها، حلال‌ها) از نفت‌ و برش‌های‌ نفتی‌ است‌. دروس‌ تخصصی‌ دانشجویان‌ این‌ رشته‌ بیشتر در مورد کاتالیزورهای‌ صنعتی‌ است‌ که‌ در رآکتورها به‌ کار می‌رود.

دروس تخصصی گرایش صنایع پتروشیمی :

فرآیندهای پتروشیمی، مقدمات و پالایش، مبانی و تکنولوژی پلیمر

گرایش‌ صنایع‌ گاز :

عمق‌ چاهی‌ که‌ برای‌ استخراج‌ گاز زده‌ می‌شود، قطر لوله‌ای‌ که‌ گاز را از چاه‌ به‌ پالایشگاه‌ یا از پالایشگاه‌ به‌ شبکه‌های‌ شهری‌ منتقل‌ می‌کند، نحوه‌ انتقال‌ گاز از چاه‌ به‌ پالایشگاه‌، نحوه‌ گرفتن‌ گازCO2 از این‌ ماده‌ (برای‌ جلوگیری‌ از خورده‌ شدن‌ لوله‌ها)، نحوه‌ شیرین‌ کردن‌ گاز ترش ( گاز اولیه‌ای که از چاه استخراج می‌شود و قابل مصارف شهری و ... نیست) همه‌ در حیطه‌ فعالیت‌ یک‌ مهندس‌ شیمی‌ گرایش‌ گاز قرار دارد.

دروس تخصصی گرایش صنایع گاز :

انتقال و توزیع گاز، فرآیند گاز، مهندسی احتراق

گرایش‌ صنایع‌ پلیمر:

این‌ گرایش‌ تا سال‌ 1362 یکی‌ از گرایش‌های‌ مهندسی‌ شیمی‌ بود، اما در حال‌ حاضر به‌ عنوان‌ یک‌ رشته‌ مستقل‌ با دو گرایش‌ صنایع‌ پلیمری‌ و تکنولوژی‌ و علوم‌ رنگ‌ در دانشگاه‌ها و مراکز آموزش‌ عالی‌ ارائه‌ می‌شود. البته‌ هنوز در تعداد محدودی‌ از دانشگاه‌های‌ کشور، مهندسی‌ پلیمر یکی‌ از گرایش‌های‌ مهندسی‌ شیمی‌ است‌ و دانشجویان‌ این‌ گرایش‌ نهایتاً در یکی‌ از زمینه‌های‌ پلیمر مثل‌ فرایند شکل‌دهی‌ پلیمر یا طراحی‌ واحدهای‌ صنعتی‌ تولید پلیمر تبحر پیدا می‌کنند.

گرایش‌ شیمیایی‌ سلولزی‌ :

یک‌ مهندس‌ شیمی‌ گرایش‌ شیمیایی‌ سلولزی‌ در زمینه‌ تبدیل‌ چوب‌ به‌ کاغذ تخصص‌ دارد. به‌ همین‌ دلیل‌ نیز محل‌ تحصیل‌ دانشجویان‌ این‌ رشته‌ در دانشکده‌ فنی‌ پردیس 3 واقع‌ در استان‌ گیلان‌ ـ رضوان‌شهر (چوکا) می‌باشد. قسمت‌ عمده‌ چوب‌ از سلولز تشکیل‌ شده‌ است‌. همچنین‌ ضایعات‌ کشاورزی‌ مثل‌ پوست‌ برنج‌، سبوس‌ برنج‌ و ضایعات‌ برگ‌ درختان‌ دارای‌ مقادیر قابل‌ توجهی‌ سلولز است‌ که‌ این‌ ضایعات‌ در بسیاری‌ از نقاط‌ به‌ عنوان‌ یک‌ عنصر مزاحم‌ سوزانده‌ شده‌ و باعث‌ آلودگی‌ محیط‌ زیست‌ می‌شود. اما امروزه‌ در کشورهای‌ دیگر از همین‌ ضایعات‌ برای‌ تولید یک‌ نوع‌ سوخت‌ به‌ نام‌ "اتانول‌" که‌ در ترکیب‌ با بنزین‌، سوخت‌ بسیار خوبی‌ است‌؛ استفاده‌ می‌شود. و در این‌ فرآیند مهندسین‌ شیمیایی‌ سلولزی‌ نقش‌ بسیار مهمی‌ را برعهده‌ دارند.

گرایش‌ صنایع‌ غذایی :

یکی‌ از کاربردهای‌ مهندسی‌ شیمی‌ در تولید مواد غذایی‌ و بخش‌های‌ صنایع‌ غذایی‌ مانند میکروبیولوژی‌ غذا، شیمی‌ غذا و کنترل‌ کیفی‌ صنایع‌ غذایی‌ است‌. برای‌ مثال‌ در سوپرمارکت‌ها و فروشگاه‌ها، مواد غذایی‌ بیشتر به‌ حالت‌ کنسرو وجود دارد که‌ تهیه‌ این‌ کنسروها با حفظ‌ اصول‌ ایمنی‌ و بهداشتی‌ نیاز به‌ یکسری‌ محاسبات‌ دارد که‌ این‌ محاسبات‌ توسط‌ یک‌ مهندس‌ شیمی‌ صنایع‌ غذایی‌ انجام‌ می‌گیرد. همچنین‌ طراحی‌ دستگاه‌هایی‌ که‌ فرآیند خشک‌ کردن‌ را انجام‌ می‌دهند مثل‌ غذاهای‌ بچه‌ که‌ به‌ صورت‌ پودر تهیه‌ می‌شود و طراحی‌ دستگاه‌های‌ استریلیزه‌، پاستوریزه‌ و منجمدکننده‌ برعهده‌ متخصصین‌ همین‌ رشته‌ است.

دروس تخصصی گرایش صنایع غذایی :

میکروبیولوژی عمومی، شیمی مواد غذایی، میکروبیولوژی مواد غذایی، صنایع غذایی، بیوشیمی مواد غذایی، تغذیه وبهداشت

گرایش‌ پالایش‌ :

گرایش‌ پالایش‌ به‌ طراحی‌ پالایشگاه‌ها باز می‌گردد. یعنی‌ دانشجوی‌ این‌ گرایش‌، شیوه‌ طراحی‌ دستگاه‌هایی‌ مثل‌ برج‌های‌ تقطیر، دستگاه‌های‌ جداکننده‌ مایعات‌ از مایعات‌ و گازها از مایعات‌ را می‌آموزد؛ دستگاه‌هایی‌ که‌ مشتقات‌ ئیدروکربنی‌ مثل‌ بنزین‌ و گازوئیل‌ و مواد سنگین‌تر مثل‌ قیر و شوینده‌ها را از نفت‌ خام‌ جدا ساخته‌ و به‌ دست‌ می‌آورد.

دروس تخصصی گرایش پالایش :

مهندسی احتراق، مهندسی پالایش، فرآیندهای پالایش

گرایش‌ بهره‌برداری‌ از منابع‌ نفت‌ :

مهندس‌ بهره‌برداری‌ از منابع‌ نفت‌ مهندسی‌ است‌ که‌ راه‌ها و روش‌های‌ بهره‌برداری‌ بهینه‌ از مخازن‌ نفت‌ را ارائه‌ می‌دهد. در واقع‌ یک‌ مهندس‌ بهره‌برداری‌ از نفت‌ با توجه‌ به‌ نوع‌ مخزن‌ نفت‌ تعیین‌ می‌کند که‌ به‌ یاری‌ کدام‌ یک‌ از روش‌های‌ موجود؛ تزریق‌ گاز، تزریق‌ آب‌، تزریق‌ مواد پلیمری‌ یا ازدیاد حرارت‌ می‌توان‌ نفت‌ را راحتتر و مقرون‌ به‌ صرفه‌تر بهره‌برداری‌ کرد. امروزه‌ اکثر مخازن‌ نفت‌ کشور ما دچار افت‌ فشار شده‌اند. به‌ همین‌ دلیل‌ نفت‌ به‌ صورت‌ طبیعی‌ به‌ سطح‌ زمین‌ نمی‌رسد و در نتیجه‌ حضور مهندسین‌ بهره‌برداری‌ از منابع‌ نفت‌، یک‌ ضرورت‌ اجتناب‌ناپذیر است‌.

دروس تخصصی گرایش بهره‌برداری از منابع نفت :

مهندسی مخازن هیدروکربوری، ازدیاد برداشت، حفاری و تولید، شبیه‌سازی مخازن نفتی، خواص ترمودینامیکی سیالات نفتی.

گرایش‌ طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌:

فرآیند یعنی‌ عملکرد یا روش‌ و طریقی‌ که‌ بتوان‌ به‌ یاری‌ آن‌ ماده‌ای‌ را از حالتی‌ به‌ حالت‌ دیگر تغییر شکل‌ داد و منظور از مهندس‌ طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌ یعنی‌ فردی‌ که‌ روش‌ این‌ تغییر و تحول‌ را طراحی‌ کند. چون‌ برای‌ تبدیل‌ یک‌ ماده‌ از حالت اولیه‌ به‌ حالتی‌ خاص‌ لازم‌ است‌ که‌ دستگاه‌هایی‌ طراحی‌ شده‌ و محاسباتی‌ انجام‌ بگیرد تا بتوان‌ به‌ نتیجه‌ مطلوب‌ دست‌ یافت‌. طراحی‌ صنایعی‌ که‌ بطور مستقیم‌ یا غیر مستقیم‌ وابسته‌ به‌ نفت‌ خام‌ یا فرآورده‌های‌ پالایشگاه‌ یا صنایع‌ پتروشیمی‌ است‌ به‌ مهندس‌ شیمی‌ گرایش‌ طراحی‌ فرآیندها مربوط‌ می‌شود. یک‌ مهندس‌ شیمی‌ گرایش‌ طراحی‌ فرآیندهای‌ صنایع‌ نفت‌، واکنش‌های‌ خاصی‌ را از شیمیست‌ها می‌گیرد و با توجه‌ به‌ شرایط‌ محیطی‌، اقتصادی‌ و ... بهترین‌ روش‌ تولید مواد شیمیایی‌ و خالص‌سازی‌ آنها را پیدا کرده‌ و پیاده‌ می‌کند.

دروس تخصصی گرایش طراحی فرآیندهای نفت :

فرآیندهای پالایش نفت و گاز، طراحی برج و مبدل، تعیین مشخصات دستگاه‌ها، سیستم‌های اندازه‌گیری.

مهندسی شیمی در ایران

تاریخچه مهندسی شیمی در ایران به تأسیس مدرسه صنعتی ایران و آلمان برمی‌گردد که پس از جنگ جهانی یکم به عنوان غرامت جنگی به ایران واگذار گردید. در این مدرسه عالی در هر رشتهمهندسی شیمی، برق و ماشین حدود بیست نفر دانشجو پذیرفته می‌شد. گرچه پس از گذراندن دوره‌ای دو ساله دانش آموختگان آن مهندس شیمی نامیده می‌شدند اما برنامه درسی آنها بیشتر دروس مربوط به رشته شیمی با تأکید بر شیمی تجزیه و آزمایشگاه بود. شش سال بعد یعنی در سال1313که دانشگاه تهران بنیاد شد و رشته مهندسی شیمی بخشی از دانشکده فنی را به خود اختصاص داد.

رقابت‌های ناسالم میان دانش آموختگان این دو واحد آموزشی سرانجام منجر به منحل شدن مدرسه عالی صنعتی که در آن زمان «هنرسرای عالی» نامیده می‌شد گردید. مدتی بعد دانشگاه صنعتی پلی تکنیک تأسیس شد (سال 1336) و برای دوره چهار ساله مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت. نگاهی به برنامه درسی دانشکده فنی دانشگاه تهران و پلی تکنیک در سالهای دهه چهل خورشیدی نشان می‌دهد که برنامه درسی مهندسی شیمی در این زمان هنوز با برنامه واقعی مهندسی شیمی تفاوت چشمگیری داشت. از درس‌هایی مانند انتقال حرارت، انتقال جرم و طرح راکتور خبری نبود و تنها تعداد کمی از درس‌هایی که می‌توان آنها را ویژه مهندس شیمی دانست مانند: تقطیر، جذب و ترمودینامیک تدریس می‌شد. پس از این دو دانشگاه، دانشگاه شیراز و سپس در سال 1344دانشگاه صنعتی آریامهر سابق (صنعتی شریف فعلی) با برنامه‌ای که تفاوت محسوسی با برنامه درسی امروز مهندسی شیمی نداشت پا به عرصه وجود گذاشتند. در سال‌های بعد ضمن گسترش دوره‌های کارشناسی، دوره‌های کارشناسی ارشد و در بعضی دانشگاه‌ها دوره دکتری نیز گشایش یافتند. لازم به یادآوری است که در طی این سالیان دانشکده نفت آبادان نیز با افت و خیزهای زیاد فعالیت کرده و در برخی از سال‌های فعالیت خود، در رشته‌ مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت. تعداد دانش آموختگان مهندسی شیمی در ایران تا سال 1370حدود هشت هزار نفر برآورد می‌شود. تعداد پذیرفته‌شدگان در رشته مهندسی شیمی در سال 1372-1371 در حدود هزار نفر و از آن به بعد نیز تقریباً در هر سال همین حدود بوده است.