شیمی در صنعت
کاربرد شیمی در صنعت، بسیار گسترده و متنوع است. شیمی یک علم بنیادی و توانمند است که مولکول‌ها و نحوه تعامل آنها برای تأثیر بر ترکیب، ساختار و خواص مواد را بررسی می‌کند. کاربردهای صنعتی علم شیمی مستقیماً بر زندگی روزمره ما تأثیر می گذارد؛ آنچه می خوریم، لباس هایی که می پوشیم، حمل و نقل، فناوری که استفاده می کنیم، نحوه درمان بیماری ها و نحوه دریافت برق، فقط چند مورد از این کاربردهای مهم هستند.
تحقیقات مداوم، درک ما از شیمی را عمیق تر می کند و منجر به اکتشافات جدید می شود. شیمی به ما کمک می کند تا بسیاری از مشکلات آینده از جمله انرژی پایدار و تولید غذا، مدیریت محیط زیست، تامین آب آشامیدنی سالم و ارتقای سلامت انسان و محیط زیست را حل کنیم.
برای بسیاری، شیمی، یک مفهوم بیگانه است که متعلق به دنیای دانشگاهی و کتاب های درسی است که ارتباط کمی با زندگی روزمره ما دارد. در واقع، شما به سختی می توانید جنبه ای از برنامه روزانه خود را پیدا کنید که مستقیماً تحت تأثیر تحقیقات شیمی قرار نگیرد. شیمی، مطالعه مولکول ها است: یعنی بلوک های سازنده ماده. صنایع شیمیایی که توسط تحقیقات شیمی پشتیبانی می شود، پشتوانه بسیاری از پیشرفت های اقتصادی جوامع است و ثروت و رفاه را برای جامعه فراهم می کند.
شیمی در صنعت انرژی
یکی از مفاهیم کلیدی که حوزه شیمی توانسته آن را به جامعه رو به رشد ما ارائه کند، توانایی مهار و ذخیره انرژی الکتریکی – جریان الکتریسیته است. الکتریسیته، مدت‌ها یک کنجکاوی فکری بود و این پدیده از طریق آزمایش‌های شیمیدانان و فیزیکدانان بیشتر درک شد.
تولید انرژی از روش های سنتی، از طریق احتراق و ترمودینامیک سوخت‌های فسیلی، منجر به انقلاب صنعتی شد. این رونق در صنعت از اواسط دهه ۱۷۰۰ تا ۱۸۰۰، دوران رشد محسوب میشد و مهندسان شیمی برای افزایش مقیاس و صنعتی کردن فرآیندهای تولید، به میدان آمدند. در این زمان بود که بسیاری از کاربردهای عملی شیمی که امروزه به آنها تکیه می کنیم، توسعه یافتند.
باتری‌هایی که بسیاری از دستگاه‌های ما به آنها وابسته هستند، توسط یک واکنش شیمیایی که الکتریسیته تولید می‌کند، پشتیبانی می‌شوند. اولین باتری الکتریکی توسط الساندرو ولتا ساخته شد که ثابت کرد الکتریسیته از طریق سیم های متصل به فلزات مختلف جریان می یابد و انواع فلز مورد استفاده بر ولتاژ تأثیر می گذارد. اصطلاح “ولت”، به عنوان معیار پتانسیل الکتریکی به افتخار او نامگذاری شده است. اگرچه باتری‌های فعلی بسیار پیچیده‌تر از زمان “ولتا” هستند، اما علاقه بسیاری برای پیشبرد این فناوری حیاتی شیمیایی وجود دارد، به طوری که انرژی پایدار تولید شده توسط سلول‌های خورشیدی یا انرژی باد قابل ذخیره‌سازی است.
شیمی در صنعت غذا و کشاورزی
فناوری های پیچیده شیمی، وارد تولید مواد غذایی مدرن می شود. از علم خاک گرفته تا تجزیه و تحلیل تغذیه، و از آزمایش ایمنی تا بسته بندی و نگهداری مواد غذایی، فرآیندهای شیمیایی به طور گسترده دیده می شوند و اغلب مورد توجه قرار نمی گیرند. به عنوان مثال، اگر یخچال وجود نداشت، سیستم های توزیع مواد غذایی ما محدود بود و مدت زمان ذخیره سازی مواد غذایی نیز بسیار کوتاه می شد. اولین سیستم های خنک کننده در سال ۱۸۷۴ توسعه یافتند. این تجهیزات از دی متیل اتر استفاده می کردند، اما دیری نپایید که سیستم های مبتنی بر آمونیاک معرفی شدند که امروزه هنوز در یخچال های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
اگر فرآیند هابر-بوش نبود، تولید فعلی کشاورزی ما ناپایدار بود. این روش، برای اولین بار در سال ۱۹۰۹ توسعه یافت و امکان تولید کارآمد و در مقیاس بزرگ آمونیاک (۳NH) را با واکنش نیتروژن اتمسفری (۲N) با هیدروژن (۲H) در دما و فشار بالا فراهم کرد. این ابداع، منجر به یک مسیر آسان برای تولید کود شد و باعث چهار برابر شدن بهره وری صنعت کشاورزی گشت. کشف آفت‌کش‌ها و علف‌کش‌ها باعث افزایش بیشتر محصول شد. امروزه حدود ۴۰ تا ۶۰ درصد از محصول کشاورزی جهان به کودهای مصنوعی و سنتزی متکی است.
شیمی در صنعت سلامت و بهداشت
بسیاری از روش های درمانی و مراقبتی مدرن بر پایه محصولات شیمی متکی هستند. اینها شامل توسعه داروها، ابزارها و تجهیزات تشخیصی بهتر مانند دستگاه های اشعه ایکس، تصویربرداری MRI، آزمایش های سرطان و کیت های بارداری است. شیمی تجزیه و علم پزشکی قانونی برای شناسایی سموم خطرناک، یا سموم در غذا، گیاهان و حیوانات و در ردیابی و شناسایی مواد و مواد شیمیایی ناشناخته بسیار مهم هستند.
شیمی در صنعت فن آوری و تکنولوژی
یکی از جنبه های نوآوری شیمیایی که تا حد زیادی بدیهی تلقی می شود، اما در زندگی روزمره بسیاری از مردم در حال حاضر جدایی ناپذیر است، صفحه نمایش تلفن های هوشمند، تلویزیون ها و رایانه ها است. این دستگاه‌ها از مولکول‌هایی به نام کریستال‌های مایع برای کنترل نور و تصاویر استفاده می‌کنند. کریستال های مایع زمانی به وجود می آیند که یک ماده، حالت واسطه ای بین جامد و مایع داشته باشد. یک کریستال مایع به جای داشتن یک نقطه ذوب، برای توصیف تغییر از جامد به مایع، دو نقطه دارد: یک دمای اولیه که در آن یک ماده، ذوب می‌شود و یک سیال کدر ایجاد می کند، و یک نقطه ذوب ثانویه شفاف، که در آن، سیال کدر، شفاف می‌شود. بین این دو نقطه، حالت کریستالی مایع قرار دارد.
مشاهده کردید که پیامدهای شیمی، بسیار گسترده است. رد پای شیمی در صنعت را می توانید هر کجا بیابید؛ از محصولات آرایشی و بهداشتی گرفته تا داروها، کود و سموم کشاورزی، محیط زیست و …، همگی به نوعی به شیمی وابسته هستند.
