هدایای زمینی

مواد در زندگی ما نقشی شگرف و مؤثر دارند به طوری كه صنایع گوناگون مانند غذا، پوشاک، حمل و نقل، ساختمان، ارتباطات و هر بخش از زندگی ما كم و بیش تحت تأثیر مواد قرار دارند. اغراق نیست اگر رشد و گسترش تمدن بشری را در گرو كشف و شناخت مواد جدید بدانیم. بررسی تمدن ها از گذشته تاكنون نشان می دهد كه توسعه جوامع انسانی به توانمندی افرادی هوشمند گره خورده است. انسان های پیشین فقط از برخی مواد طبیعی مانند چوب، سنگ، خاک، پشم و پوست بهره می بردند، اما با گذشت زمان توانستند موادی مانند سفال را تولید و برخی فلزها را نیز استخراج كنند كه خواص مناسب تری داشتند. با گسترش دانش تجربی، شیمی دان ها به رابطه میان خواص مواد با عنصرهای سازندۀ آنها پی بردند. آنها همچنین دریافتند كه گرما دادن به مواد و افزودن آنها به یكدیگر سبب تغییر و گاهی بهبود خواص می شود. با این روند، آنها به توانایی انتخاب مناسب ترین ماده برای یک كاربرد معین دست یافتند تا جایی كه می توانند موادی نو با ویژگی های منحصر به فرد و دلخواه طراحی كنند. امروزه با رشد و توسعه فناوری، هزاران ماده تهیه و تولید شده كه زندگی مدرن و پیچیده امروزی را ممكن كرده است.

نمودار زیر برآورد میزان تولید یا مصرف نسبی برخی مواد را در جهان نشان می دهد.

با توجه به نمودار:

الف) در سال 2015 به تقریب چند میلیارد تن فلز در جهان استخراج و مصرف شده است؟

حدود 7 میلیارد تن

ب) پیشبینی می شود كه در سال 2030 به تقریب در مجموع چند میلیارد تن از این مواد استخراج و مصرف شوند؟ بیش از 71 میلیارد تن برای هر سه منبع و برای فلزها حدود 12 میلیارد تن مصرف مواد معدنی بیش از سوخت های فسیلی و سوخت فسیلی بیش تر از فلزات است.

زندگی روزانۀ ما به منابع شیمیایی وابسته است. صبحانۀ امروز خود را در نظر بگیرید، چای خود را با استکانی شیشه ای نوشیده اید که از شن و ماسه ساخته شده است، در ظرفی که از خاک چینی ساخته شده است، غذا خورده اید و برای هم زدن چای از قاشقی استفاده كرده اید كه از فولاد زنگ نزن ساخته شده است. فولادی كه پس از طی مراحل طولانی از سنگ معدن به دست می آید. همچنین برای طعم دادن به غذای خود، نمک به دست آمده از خشكی و دریا را روی آن پاشیده اید؛ سبزیجات و میوه هایی را خورده اید كه با استفاده از کودهای پتاسیم، نیتروژن و فسفردار رشد كرده اند. از سوی دیگر، سوختی را که با استفاده از آن خانه را گرم یا باک خودرو را پر می كنید، از دل زمین بیرون كشیده اند. با پیشرفت صنعت، شهرها و روستاها گسترش یافتند و سطح رفاه در جامعه بالاتر رفت؛ با این روند میزان مصرف منابع گوناگون نیز افزایش یافت.

تأمین این نیازها به همراه تولید انواع دستگاه ها و ابزارآلات صنعتی، نظامی، كشاورزی و دارویی، سبب شده است تا تقاضای جهانی برای استفاده از هدایای زمینی افزایش یابد، به گونه ای كه سالانه حجم انبوهی از منابع شیمیایی بهره برداری می شود. زمین انباری از ذخایر ارزشمند است كه بی هیچ منتی به ما هدیه شده است، هرچند که این منابع به طور یكسان توزیع نشده اند.

با کمی اندیشیدن این پرسش ها مطرح می شود که این هدایای زمینی به چه شكلی استفاده می شوند؟ آیا آنها به همان شكل مصرف می شوند یا آنها را به عنصرهای سازنده تبدیل می کنند، سپس به كار می برند؟ چگونه می توان تشخیص داد كه در یک نمونه سنگ معدن، كدام عنصرها وجود دارد و به چه میزانی قابل استخراج است؟ روش های استخراج و تهیۀ یک عنصر چیست؟ استخراج یک مادۀ شیمیایی چه آثاری روی محیط زیست برجای می گذارد؟ آیا مصرف مواد به صورت خام مقرون به صرفه است یا فراوری شده؟ بهره برداری از هدایای زمینی بر چرخه های طبیعی چه اثری دارد؟ شیوه های حفظ و نگهداری این منابع ارزشمند برای آیندگان چیست؟ علم شیمی و شیمی دان ها چه نقشی در استفاده از این منابع مبتنی بر توسعۀ پایدار دارند؟

شیمی دان ها برای یافتن پاسخ این پرسش ها، در پی كشف الگوها و روندهای موجود در رفتار مواد و عنصرها هستند.