شیمی سبز و محیط زیست؛ دریاچه ارومیه را احیا کنیم

نویسنده: جمال عبدالله زاده دانشجوی شیمی محض🧪عاشق محاسبات شیمی،تاریخ شیمی و  دنیای شیمی فیزیک به خصوص شیمی کوانتوم🧪

خشکی دریاچه ارومیه و چالش های زیست محیطی ناشی از آن طی سالیان متمادی مورد توجه پژوهشگران و فعالان شیمی سبز و محیط زیست بوده است.اول از همه به صورت مقدماتی به تعریف شیمی سبز می پردازیم و سپس به بحث ادامه می دهیم.شیمی سبز شاخه ای از علم شیمی است که به توسعه پایدار و مصرف بهینه انرژی و انجام واکنش های شیمیایی و فرایندها به نحوی می پردازد که کمترین آسیب را به محیط زیست وارد سازد.خلاصه کلام هدف نهایی شیمی سبز حفظ محیط زیست و توسعه پایدار از دیدگاه اتمی_مولکولی می باشد.از آنجا که  شیمی علم مواد و واکنش های شیمیایی و قوانین و اصول حاکم بر آنهاست پس راهکارهای شیمیدان ها برای حفظ محیط زیست عموما مبتنی بر ماهیت ماده و مطالعه واکنش های شیمیایی هستند.خشک شدن دریاچه ارومیه از نظر شیمی سبز در درازمدت باعث انباشته شدن توده کثیری از میکروپلاستیک ها خواهد شد.میکروپلاستیک ها به پلیمرهای مصنوعی گفته می شود که در مقادیر و غلظت های بسیار کم و ناچیز در طبیعت من جمله آب، خاک و هوا و حتی بدن جانداران مثل انسان یافت می شوند و ما به خاطر غلظت بسیار کم آنها غالبا متوجه حضور میکروپلاستیک ها نمی شویم ولی همین پلیمرهای نامرئی و رقیق و پنهان در واقع قاتلان خاموش محیط زیست هستند و به موجودات زنده و چرخه شیمیایی طبیعت  آسیب جدی وارد می سازند.در صورت خشکی دریاچه ارومیه آبی وجود نخواهد داشت که به صورت طبیعی این پلیمرهای پنهان یعنی میکرو پلاستیک ها را تجزیه کند بنابراین این آسیب های زیست محیطی بیشتر و بیشتر نیز تشدید می شود.طبیعت شیمیایی اطراف ما به گونه ای خلق شده است که آب طی واکنش شیمیایی موسوم به هیدرولیز یا آب کافت پلیمرهای پیچیده را به مونومرهای سازنده خود تجزیه می کند و بالانس و توازن در طبیعت برقرار می شود ولی اگر آب نباشد و دریاچه خشک شود دیگر پروسه هیدرولیز در کار نیست و توازن و بالانس طبیعت به هم می خورد.اگر محاسبات شیمی را در مورد سرعت تجزیه میکروپلاستیک ها انجام دهیم در حالت عادی و در صورت پرآبی دریاچه سرعت این واکنش به علت حضور آب نسبتا بالا می باشد و میکروپلاستیک ها با نرخ و سرعت مشخصی تجزیه می شوند.ولی اگر خشکی دریاچه اتفاق بیفتد در آن صورت تغییرات شیمیایی پلیمرها و نرخ و سرعت انجام آنها طبق محاسبات شیمی به گونه ای خواهد بود که بحران زیست محیطی را رقم می زند.بنابراین با شناخت دقیق ساختمان و ماهیت شیمیایی پلیمرها و پلاستیک های دریاچه ارومیه به خصوص میکروپلاستیک ها و انجام دقیق محاسبات شیمی مربوط به سرعت تشکیل و تجزیه مواد در طبیعت تا حدود زیادی می توانیم برای احیای دریاچه تلاش کنیم.واژه میکروپلاستیک را اولین بار شیمیدان برجسته آمریکایی پروفسور پل آناستاس وارد ادبیات واژگانی شیمیدان ها کرد و جهان را از خطرات زیست محیطی آنها آگاه کرد.دومین دلیل عمده و اساسی در ریشه یابی مشکلات دریاچه ارومیه بررسی دقیق تعادل نمک ها و انحلال پذیری آنهاست.دریاچه ارومیه مثل تمامی منابع آبی از نمک های گوناگونی تشکیل شده است و ترکیب غلظت این نمک ها و شیوه انحلال آنها در آب نیز مقوله ای مهم در شیمی سبز می باشد و به شناخت ما از دریاچه کمک شایانی می کند.نمک ها به نسبت و میزان مشخصی در آب حل می شوند و در شیمی میزان حلالیت نمک ها در آب را با کمیت "ثابت حاصل ضرب انحلال پذیری" بیان می کنیم.اگر ثابت انحلال پذیری نمک ها خیلی پایین باشد رسوبات انحلال ناپذیر و کلوخه های جامدی در سطح دریاچه ایجاد می شود و مثل آژیر خطری به ما می گوید با چالش زیست محیطی  مواجه هستیم.در حالت عادی انحلال پذیری نمک ها در دریاچه باید متعادل و نسبتا بالا باشد تا آب نمک های گوناگون مثل سدیم کلرید،منیزیم کلرید،منیزیم سولفات و... را در خود حل کند و پایدار بماند.با انجام دقیق محاسبات شیمی و به دست آوردن کمیت"ثابت حاصل ضرب انحلال پذیری" مربوط به نمک های مختلف دریاچه می توانیم پیش بینی کنیم که از لحاظ گوناگونی و تنوع یون ها و غلظت نمک ها دریاچه تقریبا در چه وضعیتی قرار دارد و باید چه کار کنیم.یادمان باشد که جهان بزرگ شیمیایی ما با اصول و قوانین خاصی کار می کند و مواد در طبیعت با نرخ مشخصی واکنش می دهند و ترکیبات یونی دریاچه با سرعت مشخصی و طی فرایندهای معین و دقیقی با هم واکنش می دهند.پیش بینی کردن حل یا حل نشدن نمک ها و تشکیل یا عدم تشکیل رسوبات جامد به کمک روش های پیشرفته شیمی محاسباتی سرنخ و کلید ارزشمندی برای حفظ محیط زیست و احیای دریاچه می باشد.سومین عامل مهم در شناخت ماهیت شیمیایی منابع آبی مثل دریاچه ارومیه مفهوم سختی آب می باشد.در علم شیمی اگر آب دارای مقادیر زیادی از یون های کلسیم و منیزیم باشد اصطلاحا به آن آب سخت می گوییم.آب سخت به خوبی کف نمی کند و انواع رسوبات سولفاته مثل کلسیم سولفات را تشکیل می دهد.اندازه گیری و سنجش کمی سختی آب مبنای بسیاری از تحقیقات شیمی است و در صنعت تصفیه آب نیز اهمیت ویژه ای دارد.انسان با دانش شیمی موفق شده است که به نقش یون ها در کیفیت آب پی ببرد و ناخالصی های آب را بزداید و از همه مهم تر اینکه به صورت علمی و دقیق تفاوت بین آب آشامیدنی و تمیز و آب آلوده را تشخیص دهد.روش کلی در تصفیه آب و فاضلاب انجام آزمایش تیتراسیون می باشد.مفهوم اصلی و الگوی کلی آزمایش تیتراسیون در شیمی به زبان ساده این است که یک ماده با غلظت مشخص تحت عنوان تیترانت داریم و ماده مجهولی با غلظت نامعلوم تحت عنوان آنالیت داریم و با استفاده از ابزارهای آزمایشگاهی بورت و ارلن قطره قطره تیترانت را از بورت داخل ارلن می ریزیم و در یک پروسه شیمیایی تدریجی نهایتا به نقطه هم ارزی می رسیم و در آنجا با محاسبات شیمی غلظت ماده مجهول را پیدا می کنیم و به این ترتیب می توانیم غلظت انواع یون های سازنده دریاچه ارومیه را به دقت محاسبه کنیم و به طور اصولی و علمی با توجه به غلظت یون ها به حل بحران دریاچه ارومیه بپردازیم.چهارمین عامل موثر به نظرم محاسبه نظری آنتالپی پیوند واکنش های شیمیایی می باشد.از نظر ترموشیمی در واکنش های شیمیایی تعدادی از پیوندهای بین مواد شکسته شده و طی آن گرما جذب می شود و از طرف دیگر تعدادی پیوند جدید تشکیل می شود و طی آن گرما آزاد می شود.برایند گرما در شکسته شدن و تشکیل پیوندها همان آنتالپی پیوند می باشد.برای محاسبه آنتالپی پیوند باید جدول ها و داده های مربوط به آنتالپی پیوندهای مختلف طبق منابع معتبر علمی بر حسب کیلوژول بر مول را در اختیار داشته باشیم و با توجه به آنها محاسبات را به دقت انجام دهیم.روال عادی طبیعت در واکنش های شیمیایی به گونه ای است که مولکول ها نهایتا پیش به سوی پایداری در حرکت هستند و سطح انرژی واکنش یا همان آنتالپی واکنش سیر نزولی دارد.کاهش سطح انرژی در شیمی به معنای پایداری و روال عادی طبیعت است.اگر نتیجه محاسبات شیمی خلاف آن باشد نشان دهنده دخالت و تاثیر عوامل خارجی مثل رفتار انسان بر آب دریاچه ارومیه می باشد و به صورت خلاصه انسان با رفتار ناسالم روال عادی طبیعت را برهم زده و باعث چالش زیست محیطی در منابع آبی شده است.توجه داشته باشید که آب دریاچه فقط از مولکول ها تشکیل نشده و حاوی نمک های زیادی نیز هست.اساسا محاسبات گرمای واکنش ها در مورد ترکیبات یونی با مولکول ها فرق می کند و نمی توانیم برای ترکیبات یونی از مفهوم آنتالپی پیوند استفاده کنیم.در مورد ترکیبات یونی باید از مفهوم "آنتالپی فروپاشی بلور ترکیبات یونی" استفاده کنیم.آنتالپی فروپاشی بلور ترکیبات یونی به معنای گرمای لازم برای غلبه بر پیوند یونی و ساختار محکم بلوری ترکیبات یونی می باشد.ترکیبات یونی عموما استحکام بسیار بالایی دارند و نقطه ذوب بسیار بالایی دارند و برای غلبه بر پیوند یونی به انرژی فوق العاده بالایی احتیاج داریم چون پیوند یونی خیلی محکم است و یون های مثبت و منفی سازنده آن با جاذبه الکترواستاتیکی قوی کنارهم قرار گرفته اند و به کمک هم این ساختار بلوری محکم را شکل داده اند.

✍️دوستان عزیز می توانید ما را در کانال تلگرام اندیشه ورزی و فلسفه شیمی جمال به نشانی t.me/JimiChem دنبال کنید؛ ایستگاه اندیشه ورزی و فلسفه شیمی جمال رسانه ای جالب و جذاب برای علاقه مندان و عاشقان علم شیمی است به ویژه آنان که همواره به معنا و ماهیت و فلسفه شیمی می اندیشند و از آن لذت می برند ✍️