همهٔ چیزهایی که شما در زندگی روزمره از آنها استفاده می‌کنید، از موادی مانند سنگ، چوب، فلز، شیشه، پلاستیک و... ساخته شده‌اند. این مواد، خود از یک یا چند ماده تشکیل شده‌اند. برخی مواد خالص و بعضی مخلوط‌اند. مواد خالص، عنصر یا ترکیب‌اند.از طرف دیگر مواد ممکن است طبیعی یا مصنوعی باشند. دانشمندان با مطالعه خواص مواد و ایجاد تغییر در آنها همواره در تلاش‌اند فراورده‌های جدیدتر و با کارایی و خواص بهتر را عرضه کنند. در این فصل با برخی مواد و نقش آنها در زندگی انسان آشنا می‌شوید.

برخی مواد فلزند یا از فلز ساخته شده‌اند

در علوم هفتم با طبقه‌بندی عنصرها به دو دستهٔ فلز و نافلز آشنا شدید. انسان از هزاران سال پیش فلزها را شناخته و راه‌های استفاده از آنها را یاد گرفته است. انسان با کشف فلزها و شناخت آنها، روش‌هایی برای ساخت اشیای مفید و گوناگون ارائه کرده است. در دنیای امروز فلزها نقش مهمی در زندگی روزانه دارند. از فلزها در ساخت خانه، پل، زیورآلات، ابزار، وسایل حمل و نقل و… استفاده می‌شود.

در سال‌های گذشته با برخی از خواص آهن، آلومینیم و طلا آشنا شدید. مس یکی دیگر از فلزهای پرکاربرد در زندگی است. آیا تا به حال به سیم‌هایی که در سیم‌کشی ساختمان به کار می‌رود، دقت کرده‌اید؟ اگر قسمتی از روکش آن را کنار بزنید، فلز براق و سرخ رنگی را مشاهده می‌کنید. این فلز مس نام دارد. فلز مس از طریق ذوب سنگ معدن آن در دمای بالا به‌دست می‌آید و نقش مهمی در صنعت کشور دارد.

فلز مس به علت رسانایی الکتریکی زیاد، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت مفتول شدن، کاربرد گسترده‌ای در زندگی امروز دارد. استفاده از ظروف مسی برای پختن غذا و سیم‌های مسی در سیم‌کشی ساختمان، نمونه‌هایی از کاربردهای این فلز می‌باشند. شما چه کاربردهای دیگری از مس و ترکیب‌های آن سراغ دارید؟

فلزها واکنش‌پذیری یکسانی ندارند

می‌دانید که آهن با اکسیژن به کندی واکنش می‌دهد و به زنگ آهن تبدیل می‌شود. فلز مس نیز با اکسیژن به کندی ترکیب و به مس اکسید تبدیل می‌شود.

مس اکسید $\to$ گاز اکسیژن + فلز مس

درحالی که اگر یک تکه نوار منیزیم را روی شعلهٔ چراغ بگیرید، به سرعت می‌سوزد و نور خیره کننده‌ای تولید می‌کند؛ اما طلا برخلاف این سه فلز با اکسیژن ترکیب نمی‌شود.

در ساختمان برخی مواد نافلزها شرکت دارند

در علوم هشتم آموختید، هوای پاک یک مخلوط گازی و همگن است. مهم‌ترین اجزای تشکیل دهندهٔ هوا، گازهای نیتروژن، اکسیژن، آرگون، کربن دی‌اکسید و بخار آب است.
اکسیژن یکی از گازهای تشکیل دهندهٔ هوا است که به‌صورت مولکول دو اتمی وجود دارد. شکل دیگری از این عنصر، گاز اوزون است که از مولکول‌های سه اتمی (${{O}_{3}}$) تشکیل شده است. این گاز در لایه‌های بالایی هوای اطراف زمین و همچنین در هوای آلوده یافت می‌شود. گاز اوزون از رسیدن پرتوهای پرانرژی و خطرناک فرابنفش به زمین جلوگیری می‌کند و به صورت یک لایهٔ محافظ عمل می‌کند.
عنصر اکسیژن افزون بر اینکه گازی تنفسی است در صنعت نیز نقش مهمی دارد. این عنصر در ساختار بسیاری از ترکیب‌ها وجود دارد. یکی از این ترکیب‌ها، سولفوریک اسید با فرمول ${H_2}S{O_4}$ است که کاربردهای گوناگونی دارد.

در فرمول شیمیایی سولفوریک اسید (${{H}_{2}}S{{O}_{4}}$) علاوه بر عنصرهای H و O، عنصر گوگرد با نشانهٔ شیمیایی S شرکت دارد. گوگرد جامدی زرد رنگ است و در دهانهٔ آتشفشان‌های خاموش یا نیمه فعال یافت می‌شود.

عنصر مهم دیگر در هوا نیتروژن است که به صورت گاز با مولکول‌های دو اتمی (${{N}_{_{2}}}$) یافت می‌شود.

بخش عمدهٔ گاز نیتروژن به عنوان مادهٔ اولیه برای تولید آمونیاک به کار می‌رود.

گاز آمونیاک $\to$ گاز هیدروژن + گاز نیتروژن

آمونیاک نیز در تهیهٔ کودهای شیمیایی و مواد منفجره کاربرد دارد (شکل 4)

فسفر و کربن عنصرهای نافلز دیگری هستند که در صنعت کاربرد وسیعی دارند.

آیا تا به حال به نوشته‌های روی جلد یا پوشش خمیر دندان دقت کرده‌اید؟ معمولاً روی جلد خمیر دندان مواد تشکیل دهندهٔ آن نوشته شده است.

فلوئور یکی از موادی است که به خمیر دندان می‌افزایند تا از پوسیدگی دندان جلوگیری شود. اتم این عنصر در مدار آخر خود 7 الکترون دارد. اتم عنصر کلر (Cl) نیز از نظر تعداد الکترون مدار آخر مشابه فلوئور است. در (شکل زیر) برخی کاربردهای کلر و ترکیب‌های آن را مشاهده می‌کنید.

طبقه‌بندی عنصرها

آیا تابه حال به چگونگی چیدمان کتاب‌ها در کتابخانه و همچنین مواد و وسایل در فروشگاه دقت کرده‌اید؟ چه ویژگی مشترکی در آنها مشاهده می‌کنید؟ همان‌طور که در کتابخانه برای سهولت دسترسی به کتاب مورد نظر کتاب‌ها را براساس ویژگی‌های مشترک طبقه‌بندی می‌کنند، دانشمندان نیز عنصرها را طبقه‌بندی می‌کنند. طبقه‌بندی، مطالعهٔ عنصرها را آسان‌تر می‌سازد؛ زیرا عنصرهایی که در یک طبقه قرار می‌گیرند، خواص مشابهی دارند. یکی از ویژگی‌هایی که می‌توان براساس آن عنصرها را طبقه‌بندی کرد، تعداد الکترون‌های موجود در مدار آخر اتم آنهاست. در این طبقه‌بندی معمولا عنصرهایی که تعداد الکترون مدار آخر اتم آنها برابر است، در یک ستون قرار می‌گیرند. بر این اساس دانشمندان عنصرها را از عدد اتمی 1 تا 18 درون جدولی در هشت ستون به صورت زیر طبقه‌بندی کرده‌اند.

عنصرها در فعالیت‌های بدن نیز نقش مهمی دارند؛ برای نمونه آهن در ساختار هموگلوبین خون، سدیم و پتاسیم در فعالیت‌های قلب، ید در تنظیم فعالیت‌های بدن و کلسیم در رشد استخوان‌ها مؤثرند.

بسپارهای طبیعی و مصنوعی

تاکنون با موادی مانند گاز اکسیژن (${{O}_{2}}$)، گاز آمونیاک ($N{{H}_{3}}$) و سولفوریک اسید (${{H}_{2}}S{{O}_{4}}$) آشنا شده‌اید. در مولکول این مواد تعداد اتم‌ها محدود است. به طوری که این مولکول‌ها به مولکول‌های کوچک مشهورند، اما در برخی مواد، هر مولکول از تعداد بسیار زیادی اتم ساخته شده است. برای مثال، سلولز از تعداد بسیار زیادی اتم‌های H ،C و O تشکیل شده است. مولکول‌های سلولز درشت‌اند. مولکول چربی و مولکول هموگلوبین نیز درشت‌اند. چنین موادی را درشت مولکول می‌نامند. دسته‌ای از درشت مولکول‌ها، بسپار نام دارد. هر بسپار از زنجیرهای بلندی تشکیل شده است که از اتصال تعداد زیادی مولکول کوچک به یکدیگر به دست می‌آید. (اشکال زیر)

درشت مولکول‌ها

بسپارها ممکن است طبیعی یا مصنوعی باشد. سلولز، نشاسته، گوشت، پشم، ابریشم و پنبه نمونه‌هایی از بسپارهای طبیعی‌اند. این بسپارها از گیاهان یا جانوران به دست می‌آیند (اشکال زیر).

با افزایش روزافزون جمعیت، تقاضا برای مصرف بسپارها نیز افزایش یافت. به‌طوری که به‌کارگیری بسپارهای طبیعی به‌ تنهایی نتوانست پاسخگوی این نیاز باشد. علاوه بر این تهیهٔ وسایل از آنها پرهزینه شد. در چنین شرایطی تولید بسپارهای مصنوعی از نفت مورد توجه شیمیدان‌ها و متخصصان قرار گرفت. پلاستیک نمونه‌ای از بسپارهای مصنوعی است که در ساخت قطعات خودرو، مصالح ساختمانی، مواد بسته‌بندی، بطری و وسایل شخصی، به کار می‌رود.
بسپارهای مصنوعی کاربردهای گوناگون و گسترده‌ای در زندگی دارند.

پلاستیک‌ها در محیط زیست به راحتی تجزیه نمی‌شوند و برای مدت‌های طولانی در طبیعت باقی می‌مانند. سوزاندن آنها نیز بخارات سمی وارد هوا می‌کند. به همین دلیل آنها را بازگردانی می‌کنند.

آیا می‌دانید
کارخانه‌های تولید پلاستیک در سراسر جهان به منظور کاهش آلودگی محیط زیست و بازگردانی پلاستیک‌های پر مصرف، کدهای ویژه‌ای را برای هر یک از آنها تعیین کرده‌اند. این کدها را به‌صورت عدد در یک نشانهٔ مثلثی شکل (سه پیکانه)، در زیر یا کنار کالاهای پلاستیکی حک می‌کنند؛ برای نمونه: روی بطری حاوی نوشیدنی از جنس پلی‌اتیلن ترفتالات نشانهٔ  و برای: لیوان‌های یکبار مصرف و ظروف بسته‌بندی از جنس پلی‌استرین نشانهٔ  را حک می‌کنند. وجود این نشانه‌ها مشخص می‌کنند که کالاهای مورد نظر را می‌توان به چرخهٔ مصرف بازگرداند. به این ترتیب موادی که نشانهٔ آنها با هم یکسان است، جداگانه جمع‌آوری و بازگردانی می‌شوند. بنابراین تفکیک زباله‌های پلاستیکی با استفاده از این کدها آسان‌تر شده و سبب می‌شود کالاهای پلاستیکی هم جنس از بقیه جدا شوند.

نشانه  روی این بسته‌بندی نشان می‌دهد که جنس آن از پلی‌پروپن است و هنگام بازگردانی باید با پلاستیک‌هایی از این جنس بازگردانی شود. نشانهٔ استاندارد نیز روی برچسب مواد غذایی تضمین می‌کند که آن ماده غذایی سالم است و از نظر شرایط بهداشتی تولید در کارخانه، مقدار مجاز افزودنی‌ها، باقی مانده آفت‌کش‌ها و غیره از وضعیت مطلوبی برخوردار است. سازمان ملی استاندارد برای مواد غذایی سالم معیارهایی را تعریف و تدوین کرده است. هر استاندارد یک شماره مخصوص دارد. برای مثال استاندارد ملی ایران به شماره 4152 ویژگی‌های روغن مناسب برای سرخ کردن را نشان می‌دهد. برای مشاهده این معیارها می‌توانید به سایت سازمان ملی استاندارد ایران مراجعه کنید.

جمع آوری اطلاعات (صفحهٔ 12 کتاب درسی)

 

با مراجعه به منابع معتبر دربارهٔ کاربرد انواع پلاستیک، ویژگی‌ها، میزان تولید سالیانه و نشانهٔ بازگردانی آنها اطلاعاتی را جمع آوری کنید و به کلاس گزارش دهید.
در سال در جهان حدود 300 میلیون تن پلاستیک و انواع آن تولید می­‌شود.

انواع پلاستیک	علامت اختصاری	کد بازگردانی	ویژگی‌ها و مصارف	مصرف پس از بازیافت
پلی اتن ترفتالات	PETE		معمولی­‌ترین پلاستیک، بطری آب، نوشابه، ظرف یکبار مصرف	قوطی آب، ساک، لباس، کفش، روکش مبل
پلی اتیلن با غلظت بالا	HDPT		در قوطی شوینده، بطری شیر، قوطی آبمیوه، کیسه زباله	لوله پلاستیکی، قوطی شوینده، خودکار
پلی وینیل کلراید	PVC		لوله­‌ها، میزها، اسباب ­بازی	کف­‌پوش، سرعت­‌گیر، پنل
پلی اتیلن با غلظت پایین	LDPE		قابل انعطاف، نخ شیرینی، بسته‌بندی، قوطی فشاری، کاور لباس	سطل زباله
پلی پروپیلن با غلظت پایین	PP		مقاوم در برابر حرارت، نی، در بطری و قوطی
پلی استایرن	PS		عایق گرما، ظرف یک‌بار مصرف	عایق حرارتی، شانه تخم مرغ، خط‌کش
پی اورتان و سایر موارد			روکش مخازن و لوله‌های مدفون زیر خاک، دستکش­‌ها، سایر اعضای مصنوعی	قابل بازیافت نیستند.