علم شیمی و جامعه

[fr.chemi3t]

ما فقط بايد به اطراف خود نگاه كنيم تا تاثيرشيمي برتكنولوژي وجامه را درك كنيم درنخستين روزهاي تمدن وقتيكه عصر سنگي راه را براي عصرمفرغ و سپس عصرآهن بازكرد مردم نمي دانستند كه دارند روي شيمي كارمي كنند.ولي آنها موادي را كه مي يافتند مانند سنگ ها تغيير مي دادند و به فلزات تبديل مي نمودند كه ما امروزه آن سنگ ها را مواد معدني يا كاني مي ناميم.داشتن فلزات به آنها نيروي جديدي بر روي محيط اطرافشان مي بخشيد و طبيعت نامطمئن و خطرناك را برايشان اهلي تر و آرام تر كرد.افزايش تسلط آنها بر طبيعت فرصت را براي ظهور جوامع سازمان يافته با حرفه هاي تخصصي فراهم كرد.گرفتاري و درد سر تمدن هنگامي پديد آمد كه مهارت آنها در تبديل مواد توسعه يافت:جواهرات شفاف ودرخشان-سكه ها-سراميك ها و قطعا اسلحه ها متنوع تر و موثرترشدند. هنر-كشاورزي وجنگ افزارپيچيده تروپيشرفته ترشد.هيچكدام آنها بدون علم شيمي انجام نمي شددند.رشد صنعت فولاد تاثيرعميق شيمي بر جامه را سرعت بخشيد.افزايش كيفيت فولاد باعث ايجاد انقلاب صنعتي شد وقتيكه نيروي جسماني راه را براي نيروي بخار باز كرد وشركت هاي غول آسا وبزرگ را ميشد درفكر پروراند.باپيشرفت حمل ونقل وبيشتر شدن توليد كارخانه ها تجارت وكاروكسب گسترده تربه وجود آمد وجهان به طورهمزمان مكاني كوچكترولي شلوغ تر شد.هيچكدام آنها بدون شيمي اتفاق نمي افتاد!!!

طي قرن بيستم پيشرفت هاي عظيمي درتوسعه صنعت شيمي انجام شد.علم شيمي كشاورزي را تغيير داد.كود هاي شيميايي مصنوعي وسيله تغذيه جمعيت رشد يافته عظيم جهان را فراهم كرد.علم شيمي ارتباطات و حمل و نقل را متحول كرد.اين علم مواد پيشرفته اي چونسيليكان براي كامپيوترها و شيشه براي فيبرهاي نوري تهيه كرد و سوخت هاي تجديد شونده و مؤثرتر ايجاد كرد.اين علم به ما آلياژهاي سبك و مقاوم كه براي هواپيماهاي مدرن و شاتل هاي فضايي مورد نياز است بخشید.علم شيمي داروسازي را متحول كرد و به طور اساسي كيفيت زندگي ما را توسعه داد و پايه هاي مهندسي ژنتيك را ايجاد كرد. هيچكدام از اينها بدون شيمي اتفاق نمي افتاد!!!
۲-۱- علم شيمي دانشي در دو سطح
علم شيمي در دو سطح عمل مي كند. در يك سطح علم شيمي درباره مواد و تبديلات آن است كه در اين سطح ما واقعا مي توانيم تغيرات را ببينيم مثلا وقتيكه سوختي مي سوزد رنگ برگي در بهار تغيير مي كند يا منيزيم با درخشندگي در هوا مي سوزد . اين سطح بررسي كلي و بزرگ است كه با ويژگي هاي اشيا بزرگ و ديدني سر و كار دارد . به هر حال تغييراتي هم وجود دارند كه نميتوانيم ببينيم .
در اين سطح ذره بيني وموشكافانه علم شيمي عميق تر اين پديده ها را در زمينه ترتيب يافتن دوباره اتم ها تفسير مي كند . زبان رمزي و نمادين شيمي اصطلاحات پديده شيمي در زمينه علامت هاي شيمي و معادلات رياضي دوسطح را به هم ربط مي دهد . معادلات شيمي اتفاقات را در سطح كلي توضيح مي دهد به روشي كه مي توان آنها را در سطح ذره بيني و دقيق تفسير كرد . گفته مي شود كه يك شيميدان در سطح ذره بيني فكر مي كند آزمايش هاي سطح كلي و كلان را جدا مي كند و هر دو را به صورت رمزي بيان مي كند . موفقيت شيمي به توانايي آن در انتقال بين اين سطوح و ارتباط دادن آنها به صورت رمزي و نمادين بستگي دارد .
براي سرعت بخشيدن به ارتباطات ميان دانشمندان استاندارد هاي بين المللي ايجاد شد . براي مثال اندازه گيري هايي كه در اطراف جهان گزارش شدند از سيستم مقياس هاي بين المللي استفاده مي كنند .
۳-۱- چگونگي توسعه اين علم
دانش افكار و عقايدي را به روش مبهم و نا مشخص ولي موثر به نام روش علمي پيگيري مي كند . روش علمي چندين نوع دارد . دستور يا روشي دقيق و روشن كه شما را از يك فكر و ايده خوب به جايزه نوبل يا حتي كشف قابل چاپ و اعلان در مجلات علمي برساند وجود ندارد .بعضي از دانشمندان خيلي دقيق و محتاطند در حالي كه برخي ديگر بسيار خلاق مي باشند . احتمالا مي توان ادعا كرد كه بهترين هم خلاق هستند و هم دقيق . اگر چه امروزه روش هاي علمي متنوعي به كار مي رود كه مي توانيم آنها را به صورت رشته اي از مراحل تصور كنيم . اولين مرحله جمع آوري داده ها با انجام مشاهدات و اندازه گيري هاست . اين اندازه گيري ها معمولا روي نمونه هاي كوچك مواد يا قسمت هاي نشاندهنده اي از ماده اي كه مي خواهيم بررسي كنيم انجام مي شود .
دانشمندان هميشه در جستوجوي الگو ها هستند . وقتيكه الگويي در داده ها مشاهده شد مي توان به عنوان قانون علمي برقرار شود كه خلاصهاي از دامنه گسترده مشاهدات است . براي مثال:يكي از اولين قوانين شيمي عبارت بود از ( قانون تركيب ثابت ) كه ميگويند تركيب يك ماده مركب هميشه همان تركيبي را دارد بدون در نظر گرفتن منبع و منشا نمونه نيز دارد . بنابراين در يك نمونه آب هميشه اتم هيدروژن دو برابر اتم اكسيژن است بدون توجه به آنكه نمونه آب از كجا گرفته شده است . قوانين ( نظريه كوانتوم ) به رفتار الكترون ها در اتم هاي مختلف توجه دارد . همه مشاهدات توسط قوانين خلاصه نشده اند . بسياري از خصوصيات ماده وجود دارند( مانند ابر رسانايي توانايي تعداد كمي از جامدات سرد كه الكتريسيته را بدون هيچ مقاومتي هدايت مي كنند .) كه اكنون مهمترين قسمت تحقيق است ولي توسط قوانين مهم و اصلي كه صدها تركيب مختلف را در بر دارد توضيح داده نشده است . تنظيم يك قانون به معناي خلاصه كردن داده ها فقط يكي از روش هاست . دانشمندان وقتي الگويي را كشف مي كردند فرضيه اي مي ساختند يعني قوانين يا مشاهدات را به صورت مفاهيم اساسي و اصلي تر توضيح مي دادند. مشاهده كردن نيازمند توجه دقيق به جزئيات است ولي ساخت نظريه نيازمند شناخت تصور و خلاقيت مي با شد .
اين در مورد كشف (جنبش كليساي جامع فلورانس =بوك منستر فلورنس ) صادق است . نتيجه يك آزمايش را نمي توان با دانش كنوني توضيح داد قابليت و استعداد -شناخت - بصيرت و خلاقيت مي طلبد تا بتوان فرضيهاي را ارائه داد بعضي از فرضيه ها روند دانش را تغيير دادهاند . در 1807 جان دالتون نتايج تجربي را تفسير كرد و فرضيه اي مطرح كرد مبني بر اينكه ماده از اتم تشكيل شده است . اگرچه دالتون نمي توانست اتم ها را بعينه ببيند ولي قادر بود آنها را مجسم كند و فرضيه اتمي خود را تنظيم كند . فرضيه دالتون عقيده جاودان و كلي بود كه به ديگران كمك مي كرد جهان را به روش ديگري درك كنند . فرضيه (بوك منستر فلورنس) كه ساختار خاصي دارد در سطح عالي كشف دالتون نيست ولي بهر حال شايد تاثير عميقي بر آينده علم شيمي بگذارد .
زماني كه يك فرضيه تنظيم مي شود دانشمندان آزمايش هاي بيشتر و تست هاي كنترل شده دقيق طراحي مي كنند تا صحت انرا اثبات كنند . آزمايش ها قالبا نيازمند مهارت و ابتكار و گاهي محتاج اوقات شانس خوب هستند . اگر نتايج آزمايش هاي مكرر فرضيه را اثبات كند دانشمندان شروع به تنظيم يك نظريه مي كنند(توضيح رسمي و اثبات شده يك قانون ).اغلب اوقات و به خصوص در علم فيزيك كه علم شيمي بخشي از آن است نظريه از لحاظ رياضي بيان مي شود .
يك روش بسيار قويدر دانش عبارت است از تبديل يك مفهوم كيفيتي(مفهومي كه با كلمات يا تصاوير بيان مي شود )به مفهوم كميتي (همان مفهومي كه به صورت رياضي بيان مي شود ) . هنگامي كه يك مفهوم به صورت كميتي بيان مي شود مي تواند از آزمايش هاي سخت اثباتي پيروي كرده وبراي ساختن پيش بيني هاي عددي به كار رود .
يك نظريه معمولا به صورت الگو و مدل تفسير مي شود (رونوشت ساده اي از موضوع و يا شئ مورد مطالعه ) . فرضيه ها نظريه و الگوها بايد آزمايش شوند و اصلاح و بازنويسي شوند اگر كاملا توسط نتايج تجربي اثبات نشده باشند . براي مثال: الگوي كنوني ما از اتم چندين بار تنظيم شده و به تدريج اصلاح شده است از ديدگاه دالتون درباره اتم شروع شده (كه آنرا كره غيرقابل تقسيم مي دانست ) تا الگوي پيچيده و كنوني ما رسيده است .
۴-۱- شاخه هاي مختلف علم شيمي
علم شيمي بيش از لوله ها و بشر هاي آزمايشي است . فن آوري هاي جديد شيمي را طي 50 سال اخير به شدت تغيير داده است و زمينه هاي جديد تحقيق را پديد آورده است . به صورت سنتي رشته شيمي به سه شاخه عمده تقسيم مي شود :
- شيمي آلي : مطالعه تركيبات كربن دار
- شيمي غير آلي (معدني) : مطالعه و بررسي همه عناصر ديگر و تركيبات آنها
- شيمي فيزيك : مطالعه اصول شيمي
هنگاميكه اطلاعات در زمينه هاي تخصصي يا در نتيجه به كار گيري روشهاي خاصي به دست آمد زمينه هاي جديد مطالعه ايجاد شد . اكنون به چندين شاخه ديگر شيمي مي پرداززيم كه شامل :
- بيوشيمي : مطالعه و بررسي مواد مهم روش ها و عكس العمل ها از لحاظ زيست شناسي
- شيمي تجزيه : مطالعه روش هاي تشخيص مواد و اندازه گيري مقدار آنها
- شيمي نظري : مطالعه ساختار و خصوصيات ملكولي به صورت الگوهاي رياضي
- مهندسي شيمي : مطالعه روش هاي شيمي صنعتي
شاخه هاي مختلف دانش پديد آمده ازعلم شيمي نام هاي تطبيقي دارند كه به نظر نمي آيندبه منشا آنها ارتباط داشته باشند . به هر حال آنها ريشه در شيمي دارند . آنها شامل زيست شناسي ملكولي (مطالعه نقش هاي موجودات زنده از نظرتركيب مولكولي آنها ) و علم مواد ( مطالعه و بررسي مواد از نظر تركيب و ساختار شيميايي آنها ) . در حقيقت همه علوم از جمله داروسازي و بسياري از زمينه هاي فعاليت اقتصادي روند مسيري در شيمي دارند . مي توانيد مطمئن باشيد كه هر آنچه باعث شودشما در زمينه فني يا علمي انتخاب كنيدكاربردي در مفاهيم شيمي خواهد داشت . علم شيمي واقعا مركز دانش است .