فقط یک درصد تمام مواد شیمیایی ممکن کشف شده است!
همانطور که می‌دانید علم شیمی، علمی بی نهایت و در همین کره خاکی بیش از میلیارد ها ماده شیمیایی وجود دارد، که البته هنوز توسط انسان ها کشف نشده است؛ و در واقع ما تنها یک درصد از تمامی ماده‌های شیمیایی در جهان را کشف کرده‌ایم!
دانشمندان این زمینه ادعا می‌کنند ماده ها و ترکیب‌های شیمیایی کشف نشده میتوانند به حذف انواع گاز‌های گلخانه‌ای که برای کره زمین بسیار مضر است کمک کند. و همچنین آنها بر این باورند که امکان آن وجود دارد در میان ماده‌ها و ترکیب های شیمیایی کشف نشده درمان‌ها و داروهایی برای انواع بیماری ها وجود داشته باشد و کمک بزرگی به علم پزشکی بکند.
اجازه دهید تا موضوع را برای شما عزیزان کمی گسترش دهیم تا بطور کامل متوجه آن شوید.
موضوع کشف شدن تنها 1 درصد از تمامی مواد شیمیایی ممکن، ارتباطی با کنجکاوی و فعال نبودن دانشمندان ندارد.
مواد شیمیایی چیست؟
مواد شیمیایی از گذشته در طبیعت موجود بوده است و درواقع از سال 1869 که آقای دیمیتری مندلیف شیمیدان معروف روسی جدول تناوبی عناصر را کشف کرد، دانشمندان مواد و ترکیب های شیمیایی را درک کردند و با آن دنیای مدرن کنونی را تعریف کردند.
برای ساخت آخرین عناصر ممکن انسان ها نیاز به همجوشی هسته ای یا همان شلیک اتم ها به سمت یکدیگر با سرعت نور داشتند تا بتوانند عنصر 117ام را به نام تنسین (tennessine) در سال 2010 ترکیب و کشف کنند.
ما انسان ها برای شناخت و درک مقیاس کامل جهان شیمیایی باید ترکیبات شیمیایی را نیز بشناسیم برای مثال برخی از این ترکیبات شیمیایی به صورت طبیعی شکل میگیرند مانند آب H2O که از عنصرهای هیدروژن و اکسیژن ساخته شده است. و برخی مانند پلاستیک ها و نایلون‌ها در آزمایشگاه توسط دانشمندان کشف و ساخته می‌شوند.
عناصر از اتم ها ساخته شده‌اند و اتم‌ها از ذرات ریزتر از جمله الکترون ها و پروتون ها ساخته شده‌اند، این در حالی است که تمامی ترکیبات شیمیایی از ترکیب دو یا چند اتم ساخته می‌شوند.
به همین دلیل است که دانشمندان می‌گویند اگرچه امکان کشف عناصر کشف نشده وجود دارد اما این امر بعید است.
حالا شما به این سوال پاسخ دهید : چند ترکیب شیمیایی میتوانیم با تنها 118 نوع عناصر موجود در جدول تناوبی که در حال حاضر به آن دسترسی داریم بسازیم؟
ساخت ترکیبات شیمیایی بزرگ
محاسبات انجام شده به ما گفته اند که تقریباً 1.6 میلیون ترکییب سه اتمی مانند H2O آب و CO2 کربن دی اکسید وجود دارد. اما احتمالاً حدود یک سال طول می‌کشد تا یک شیمیدان یک ترکیب ایجاد کند. در حالی که از لحاظ نظری 6903 ترکیب دو اتمی وجود دارد.
وقتی به ترکیبات چهار و پنج اتمی می‌رسیم، به همه افراد روی کره زمین نیاز داریم تا هریک 3 ترکیب بسازند و برای ساخت همه‌ی این ترکیبات باید همه مواد موجود در کیهان را چندین بار بازیافت کنیم.
و گذشته از همه این موارد ساخت این ترکیبات، فرآیند ساده‌ای نیست و مواردی مانند ساختار یک ترکیب و پایداری آن می‌تواند ساخت آن را پیچیده‌تر و دشوارتر کند.
شاید برای شما جالب باشد بدانید بزرگترین ترکیب شیمیایی موجود در جهان در سال 2009 ساخته شد که آن نیز نزدیک به 3 میلیون اتم دارد. ما هنوز در رابطه با کاری که این ترکیب انجام می‌دهد اطلاعاتی نداریم اما از ترکیبات مشابه آن برای محافظت از داروهای سرطان در بدن تا زمانی که به مکان مناسب برسند، استفاده می‌کنیم.
همانطور که می‌دانید شیمی نیز قوانین خاص خود را دارد که به همین راحتی نمی‌توان ترکیباتی ایجاد کرد. اما این قوانین نیز منعطف هستند و در کنار قوانین، امکانات بسیاری نیز در اختیار ما می‌گذارند حتی شاید جالب باشد بدانید که گاز‌های نجیب منفرد از جمله آرگون، نئون، هلیوم و ... نیز که اصلا تمایل اتصال به عنصری را ندارند هم گاهی اوقات با ترکیب شدن، ترکیبات شیمیایی را تشکیل می‌دهند.
یا به عنوان مثال عنصر کربن که تقریبا همه شما آن را می‌شناسید و می‌دانید که عنصر کربن تمایل به اتصال به یک تا چهار اتم دیگر دارد اما در برخی شرایط برای مدت کوتاهی اتصال به پنج اتم هم برای عنصر کربن ممکن می‌شود.
برای درک آسان تر این موضوع میتوانیم به اتوبوسی اشاره کنیم که ظرفیت آن تنها 4 نفر است اما ممکن است به دلایل خاص یا در شرایط ضروری تا 5 نفر هم داخل آن سوار بشوند.
بعضی از دانشمندان تمام دوران شغلی خود را در تلاش آن هستند تا بتوانند ترکیباتی بسازند که طبق قوانین شیمی نباید وجود داشته باشد، و بله گاهی آن ها موفق هم می‌شوند. مانند مثال هایی که در بالاتر به آن ها اشاره شد.
دانشمندان چگونه مواد شیمیایی جدید را می‌سازند؟
دانشمندان برای اینکه بتوانند ترکیبات جدیدی ایجاد کنند از دو راه اصلی استفاده می‌کنند.
یکی گرفتن یک ترکیب شناخته شده و موجود و انجام دادن کمی تغییر در آن یا حذف و اضافه کردن چند اتم به آن و روش دوم گرفتن یک واکنش شیمیایی شناخته شده و استفاده از مواد اولیه جدید است. به طور ساده تر یعنی روش ایجاد و شکل گیری آن ها یکسان است اما امکان آن که محصولات کاملا متفاوت باشند بسیار بالا است.
در هر دوی این روش ها راه‌هایی برای شناخت و جستوجوی ناشناخته‌ها وجود دارد. این موضوع مانند آن است بخواهیم در ساخت یک جاده از نوعی آسفالت یا سنگ‌فرش جدید برای تغییرات یا اضافه کردن قسمت جدیدی به جاده استفاده کنیم.
چگونه باید مواد شیمیایی ناشناخته شیمی را جستوجو کنیم؟
یکی از بهترین راه‌ها برای کشف بیشتر توجه و دقت بیشتر به زندگی پیرامون خودمان است، نگاه کردن به طبیعت و بررسی تک تک نقاط طبیعت نیز از راه های دیگر هستند. شاید جالب باشد بدانید که پنی سیلین که امروزه بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد نیز در سال 1928 به همین روش کشف شد.
هاوارد فلوری شخصی بود که یک دهه بعد در سال 1939 توانست چگونگی رشد مفید پنی سیلین را در قسمت های مختلف کشف کند و در سال 1945 دوروتی کروفوت هوچکین توانست ساختار شیمیایی پنی سیلین را شناسایی کند.
در واقع اینکه چه کسی توانست ساختار شیمیایی پنی سیلین را کشف کند خیلی مهم است زیرا اتم های پنی سیلین به شکل مربعی در کنار هم واقع شده‌اند و یک آرایش شیمیایی غیر عادی دارد که تعداد کمی از دانشمندان آن زمان حدس میزدند و ساختن آن بسیار سخت بود.
درک ساختار پنی سیلین به ما کمک کرد تا بتوانیم درک کنیم پنی سیلین چه شکلی بوده و ترکیبات مشابه آن را جستوجو کنیم. اگر هم اکنون به پنی سیلین حساسیت دارید و احتمالا به آنتی بیوتیک جایگزین نیاز دارید، باید از کرفوت هوچکین سپاس گذار باشید زیرا این راحتی کنونی شما به دلیل سالها زحمت آن شخص بوده.
به دلیل زحمات آقای هوچکین امروزه تعیین ساختار عناصر و ترکیبات جدید بسیار آسان‌تر است. تکنیک اشعه ایکس که هوچکین از آن برای شناسایی ساختار پنی سیلین ابداع کرد، هنوز در سراسر جهان مورد استفاده است و برای مطالعه ترکیبات و حتی تصویر برداری MRI در بیمارستان‌ها برای تشخیص منبع درد و بیماری استفاده می‌شود. و همچنین با این تکنیک می‌توان ساختار هر ترکیب را بررسی کرد.
اما شاید برای شما جالب باشد که دانشمندان اگر ساختار کاملا جدیدی کشف کنند باید چه کار انجام دهند؟
اگر یک دانشمند ساختار کاملا نو را حدس بزند با هیچ ترکیب شناخته شده‌ای ارتباط نداشته باشد، برای اثبات آن باید آن را بسازد که سخت بودن این کار دقیقا در همینجاست. فهمیدن و درک کردن یک ترکیب شیمیایی جدید شاید اتفاق بیوفتد اما به شما نمی‌گوید که ساختار آن به چه شکل است و یا برای ساخت آن به چه شرایط و ماده‌ای نیاز دارید.
برای بسیاری از ترکیب‌ها مانند پنی سیلین، رشد و پرورش آنها از گیاهان یا کپک ها روشی بسیار آسان و در دسترس است. به همین دلایل است که بسیاری از دانشمندان در تمامی نقاط جهان به دنبال کوچک‌ترین نکته از طبیعت هستند و همواره در حال الهام گرفتن از آن می‌باشند.
دیدگاه تان را بنویسید