الكيمياء

كيمياء البلازما

2002 في رحاب الكيمياء

الدكتور نزار رباح الريس , الدكتورة فايزة محمد الخرافي

KFAS

كيمياء البلازما الكيمياء

نعرف أن للمادة حالات ثلاث .. هي الغازية والسائلة والصلبة.  ونتعامل مع المواد في حياتنا العادية ضمن هذه الحالات . 

ونتساءل .. هل للمادة حالات أخرى ؟ علماء الفيزياء الحديثة ذكروا سبع حالات للمادة .. لكننا لا نعرف عن بعضها إلا القليل .

وفي مجال الكيمياء .. تعامل العلماء مع المواد في حالاتها الثلاث لقرون عديدة .. ولم يبدؤوا التعامل إلا منذ زمن وجيز مع الحالة الرابعة وهي البلازما .

 

ويمكن القول إن البلازما هي في واقع الأمر غاز… لكنها ليست غازاً عادياً ، فهي تحتوي إلى جانب الذرا والجزيئات المتعادلة .. أيونات وإلكترونات.

وتجدر الإشارة إلى أن الغاز العادي يحتوي على جسيمات متأينة وأنها تزداد عدداً بزيادة درجة الحرارة .  لذا فليس هناك فاصل حقيقي بين الغاز المتأين والبلازما . 

ونقول عادة إن الغاز قد تحول إلى بلازما حينما يبدأ في حمل خواصها الرئيسة وعلى رأسها الموصلية الكهربائية .

 

وقد يبدو غريباً أن نقول أن البلازما هي الحالة السائدة في الكون.  فمادة الشمس والكواكب وغازات الفضاء الخارجي توجد جميعاً في حالة البلازما ، وجميعها بلازما طبيعية . 

أما على الأرض فلا بد من تحضيرها اصطناعية في جهاز يسمى بلازموترون Plasmotron .  ويتم في هذا الجهاز تحويل الغازات المختلفة مثل الهيليوم والهيدروجين والنتروجين والأوغون إلى بلازما بواسطة قوس كهربائي . 

ويتم ضغط البلازما النفاثة الوهاجة في القناة الضيقة للبلازموترون ، وكذلك بمساعدة مجال مغناطيسي ، مما يؤدي إلى تكون حرارة تبلغ عشرات الآلاف من الدرجات السليزية .

 

وقد حلم الكيميائيون منذ قديم الزمان بمثل هذه الحرارة ، لما يمكن ان تلعبه في العديد من العمليات الكيميائية . 

والآن .. تحقق الحلم وأصبح حقيقة رائعة .. وبدأ فرع جديد في الكيمياء هو كيمياء البلازما أو بصورة أدق كيمياء البلازما "الساخنة" والتي تصل حرارتها إلى مليون درجة سليزية . 

والبلازما "الساخنة" هي التي يستخدمها الفيزيائيون في الاصطناع الحراري النووي .. وبتعبير آخر تحقيق التفاعل النووي المحكوم لتحويل الهيدروجين إلى هيليوم .

لكن الكيميائيين قانعون بالبلازما الباردة … التي توفر لهم حرارة تصل على عشرة آلاف درجة سليزية او يزيد .  وفي البداية كان المتشائمون يعتقدون أن استخدام هذه البلازما في التفاعلات الكيميائية ما هو إلا مضيعة للوقت والجهد . 

 

ذلك أنه عند مثل هذه الحرارة تتكسر المركبات والجزيئات الكيميائية وتتلف وتتحول إلى ذرات وأيونات متفرقة .  لكن الحقيقة ليست كذلك ، وهي أكثر تعقيداً مما كان يظن في البداية .

فالبلازما ، وإن كانت تتلف المركبات وتكسرها ، إلا أنها تساعد على بناء مركبات جديدة أيضاً ، وبعض هذه المركبات الجديدة لا يمكن الحصول عليها بطرق أخرى . 

وهناك العديد من المواد الجديدة الغريبة التي لم يسبق وصفها في المراجع الكيميائية مثل Al2O ، Ba2O3 ،   SO، SiO ، CaCl وغيرها ، والتي يظهر للعناصر فيها تراكيب غير عادية . 

 

وإذا كان هذا أمراً مثيراً … فإن كيمياء البلازما تقدم لنا المزيد ، إذ يمكن عن طريقها إنتاج مود معروفة بطرق رخيصة وسريعة ، مما يقدم خدمة كبيرة للصناعات الكيميائية .

ومن الأمثلة الكثيرة على ذلك تحضير الأستيلين ، الذي يعتبر مادة أولية لإنتاج العديد من المركبات الكيميائية مثل اللدائن والمطاط والأصباغ والعقاقير .  والطريقة القديمة لتحضير الأستيلين تعتمد على تكسير كبريد الكالسيوم بالماء ، وهي طريقة مكلفة وغير مريحة . 

لكن الأمر يختلف تماماً حينما ننتقل إلى البلازموترون ، فالبلازما الناتجة من الهيدروجين تبلغ حرارتها 5000 درجة سليزية . 

 

وتحمل البلازما المنطلقة طاقتها الهائلة إلى مفاعل يحتوي على الميثان ، ويخلط الميثان بقوة مع الهيدروجين ، وخلال جزء من عشرة آلاف من الثانية يتحول %75 من الميثان إلى أستيلين .

ومن أهم المجالات التي يمكن لكيمياء البلازما أن تقدم فيها الخدمات الجليلة ، هو مجال تثبيت النتروجين الجوي .  وذلك أن إنتاج المركبات التي تحتوي على النتروجين مثل الأمونيا ما زال صعباً ومكلفاً . 

فهل تقدم كيمياء البلازما الحل فتفتح بذلك المجال أمام زيادة إنتاج المركبات النتروجينية التي تستخدم كمخصبات زراعية ؟. 

إن تحقيق هذا الأمر سيكون له انعكاسات إيجابية كبيرة في حل مشكلة الغذاء في عالمنا المعاصر .

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪وميض في المجرة يشير إلى مصدر التدفقات الراديوية السريعة التي تثير حيرة العلماء
قلم:  دانيال كليري
ترجمة:  صفاء كنج
في 28 أبريل 2020، ومع توجيه دوران الأرض تلسكوباً كندياً للموجات الراديوية نحو رقعة في السماء، سجَّل التلسكوب ومضات غريبة استمرت لنحو جزء من ألف من الثانية مللّي ثانية تُسمى التدفقات الراديوية السريعة Fast radio bursts  اختصاراً: التدفقات FRBs. وعند الساعة 7:34 صباحاً بالتوقيت المحلي، سجل التلسكوب دفقة هائلة، ولكن الغريب هو أنها ظهرت في نطاق الرؤية المحيطية Peripheral vision للتلسكوب. ويقول بول شولتز ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪العلماء يضعون بلازما دم الناجين من كوفيد-19 تحت الاختبار
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية ساينس Science لكوفيد-19 يمولها مركز بوليتزر Pulitzer Center
في 13 مارس، في الوقت الذي كانت فيه جائحة كوفيد-19 COVID-19 تتنامى والأدوية صعبة المنال، نشر أرتورو كاساديفال Arturo Casadevall، الاختصاصي بالأمراض المعدية من جامعة جونز هوبكنز Johns Hopkins University ما يعتبره ربما أكثر الأوراق العلمية من حيث الأهمية في حياته المهنية الطويلة في دورية الأبحاث الإكلينيكيةThe ... (قراءة المقال)
‫‪ضبط إيقاع قلب الشمس
ُطلق مسبار سولر أوربتر Solar Orbiter التابع لوكالة الفضاء الأوروبية جولة أوائل شهر فبراير 2020 في بعثة ستأخذه إلى نقطة قريبة جداً من الشمس. يأخذنا مايكل لاخمان Michael Lachmann في رحلة في العلوم التي تقف خلف هذا المسبار.
في تاريخ 5 فبراير، وقبل منتصف الليل، انطلق صاروخ أطلس 5 Atlas 5 من قاعدة كيب كينيدي في ولاية فلوريدا حاملاً على متنه مسبار سولر أوربتر Solar Orbiter التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ESA الذي يمثل أحد أكثر المركبات الفضائية ... (قراءة المقال)