تغییر شیمیایی مضر: زنگ زدن سکه تا آلودگی هوا
تغییر شیمیایی چیست و چرا برخی مضرند؟
تغییر شیمیایی، تغییر در ساختار مواد و تولید مواد جدید است. مانند وقتی که شیر ترش میشود یا کاغذ میسوزد. نتیجه این تغییر، مادهای است با ویژگیهای کاملاً متفاوت. اما نکته مهم اینجاست: همه تغییرات شیمیایی مفید نیستند.
یک تغییر شیمیایی مضر، تغییری است که در نتیجه آن، موادی تولید میشوند که برای سلامتی انسان، جانوران، گیاهان یا کل محیط زیست خطرناک هستند. این مواد ممکن است سمی3 باشند، باعث آلودگی هوا یا آب شوند یا منابع باارزش را از بین ببرند.
دستهبندی تغییرات شیمیایی مضر با مثالهای ملموس
برای درک بهتر، میتوانیم تغییرات شیمیایی مضر را در چند دسته کلی جای دهیم. این دستهبندی به ما کمک میکند راحتتر علل و نتایج آنها را بفهمیم.
| دستهبندی | مثال ساده | تغییر شیمیایی و مواد تشکیلشده | آسیبهای اصلی |
|---|---|---|---|
| خوردگی فلزات | زنگ زدن نردههای آهنی پارک | واکنش آهن با اکسیژن و رطوبت هوا و تولید اکسید آهن ($Fe_2O_3$) | تخریب سازهها، پلها و ماشینآلات. هدررفت منابع و هزینههای بالای تعمیر. |
| احتراق ناقص سوختها | خروج دود سیاه از اگزوز یک اتوبوس فرسوده | سوختن ناقص بنزین یا گازوئیل و تولید مونوکسیدکربن ($CO$) و دوده ($C$) | مونوکسیدکربن گازی بیبو ولی بسیار سمی و کشنده است. دوده باعث آلودگی هوا و مشکلات تنفسی میشود. |
| تشکیل باران اسیدی | خشک شدن یا زرد شدن برگ درختان در یک منطقه صنعتی | واکنش گازهای $SO_2$ و $NO_2$ (حاصل از سوخت کارخانهها) با آب باران و تولید اسید سولفوریک و نیتریک | آسیب به جنگلها، اسیدی شدن دریاچهها و نابودی آبزیان، فرسایش ساختمانها و بناهای تاریخی. |
| فساد مواد غذایی | کپک زدن نان یا گندیدن میوه | واکنشهای شیمیایی ناشی از فعالیت باکتریها و کپکها بر روی مواد غذایی | تولید سموم خطرناک برای انسان، هدررفت مواد غذایی و ایجاد بیماریهای گوارشی. |
| آتشسوزی طبیعی | آتشسوزی در جنگل یا مرتع | سوختن سریع چوب و گیاهان ($C_6H_{12}O_6$) در حضور اکسیژن و تولید $CO_2$ و خاکستر | نابودی حیاتوحش، تولید حجم عظیم $CO_2$ و دود، تخریب خاک و افزایش گرمایش زمین. |
یک داستان علمی: از دود اگزوز تا باران اسیدی
بیایید یک داستان دنبالهدار از یک تغییر شیمیایی مضر را با هم مرور کنیم. تصور کنید یک نیروگاه بزرگ برق که با زغالسنگ کار میکند، گاز دیاکسید گوگرد ($SO_2$) زیادی تولید میکند. این گاز از دودکش نیروگاه خارج میشود و وارد جو میگردد.
در اتمسفر، این گاز با اکسیژن و قطرات آب ابر واکنش میدهد و اسید سولفوریک ضعیفی ($H_2SO_4$) تشکیل میدهد. حالا وقتی باران ببارد، این اسید با قطرات باران مخلوط شده و به زمین برمیگردد. این همان باران اسیدی است.
وقتی این باران بر روی یک مجسمهی زیبای مرمری در شهر میبارد، یک تغییر شیمیایی دیگر رخ میدهد. اسید موجود در باران با کربنات کلسیم ($CaCO_3$) مرمر واکنش داده و آن را حل میکند. به مرور زمان، جزئیات و زیبایی مجسمه از بین میرود. اینجا میبینیم که چگونه یک تغییر شیمیایی در نیروگاه (سوختن زغالسنگ) منجر به یک تغییر شیمیایی دیگر در جو و نهایتاً تخریب یک اثر تاریخی شده است.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. پوسیدن برگها توسط باکتریها و قارچها یک تغییر شیمیایی است که در چرخه طبیعت مفید است و خاک را غنی میکند. اما مثال نقض آن، پوسیدگی و فساد همین برگها در یک رودخانه است که با مصرف اکسیژن آب، باعث مرگ ماهیها میشود. پس مکان و میزان تغییر شیمیایی در مفید یا مضر بودن آن بسیار مهم است.
پاسخ: جلوگیری کامل از بسیاری از آنها ممکن نیست، اما میتوان تأثیر و سرعت آنها را بسیار کم کرد. مثلاً با رنگآمیزی آهن از زنگ زدن آن جلوگیری میکنیم. با سرویس منظم خودرو و استفاده از وسایل نقلیه عمومی، از تولید گازهای سمی میکاهیم. بازیافت کاغذ نیز به کاهش آتشسوزی برای پاکسازی جنگلها و در نتیجه کاهش $CO_2$ کمک میکند.
پاسخ: در تغییر فیزیکی مثل خرد کردن یخ یا حل شدن نمک در آب، جنس ماده عوض نمیشود. این تغییرات معمولاً مضر نیستند (مگر در مقیاس بسیار بزرگ، مثل ذوب یخچالهای طبیعی که خود ناشی از تغییر شیمیایی افزایش $CO_2$ جو است!). اما در تغییر شیمیایی مضر، ماده جدید و خطرناکی تولید میشود که قبلاً وجود نداشته، مانند گاز $CO$ حاصل از سوخت ناقص.
پاورقی
1 تغییر شیمیایی (Chemical Change): تغییر در هویت و ساختار شیمیایی یک ماده که منجر به تولید یک یا چند ماده جدید با خواص متفاوت میشود.
2 محیط زیست (Environment): همه عوامل فیزیکی، شیمیایی و زیستی که بر زندگی یک موجود زنده تأثیر میگذارند.
3 سمی (Toxic): مادهای که در صورت ورود به بدن یک موجود زنده، باعث اختلال در عملکرد طبیعی، بیماری یا مرگ میشود.
4 $pH$: یک مقیاس لگاریتمی برای مشخص کردن اسیدی یا قلیایی بودن یک محلول آبی. اعداد پایین تر نشاندهنده اسیدیتر بودن هستند.
