آشنایی با رایج‌ترین تغییرات شیمیایی مفید و مضر در زندگی

برایتان پیش آمده میوه‌ای را در محیط خانه برای مدتی طولانی قرار دهید و پس از گذشت این مدت، نشانه‌هایی از خرابی و فساد را در آن ببینید؟ به این اتفاق یک تغییر شیمیایی می‌گویند. زندگی روزمره انسان‌ها با تغییرات شیمیایی گره خورده‌است؛ تنفس، هضم غذا، پخت‌وپز، سوختن، شعله‌ور شدن و واکنش مواد شوینده از جمله رایج‌ترین تغییرات شیمیایی هستند که هر روزه با آن‌ها مواجه می‌شویم. از این رو علم شیمی همانند علم فیزیک، نقش مهمی در زندگی انسان بر روی کره زمین دارد.

تغییرات شیمیایی در مواد مختلف به شکل‌های گوناگونی اتفاق می‌افتد. برخی از این تغییرات مانند فتوسنتز، سوختن چوب کبریت و… برای بهبود روند زندگی مفید هستند و در مقابل برخی از این تغییرات مانند آتش سوزی در جنگل، پیر شدن، فاسد شدن سیب، زنگ زدن آهن و پوسیدن کاغذ می‌تواند منجر به ایجاد آسیب‌های جانی و مالی شود. برای آشنایی با تغییرات شیمیایی مفید و مضر که عنوان تحقیق کتاب علوم پایه هشتم است، تا انتهای مطلب پیش رو با ما همراه شوید.

تغییرات شیمیایی مفید در زندگی

همانطور که اشاره شد، انسان برای ادامه حیات خود به بروز تغییرات شیمیایی نیاز دارد. در ادامه نمونه‌هایی از تغییرات شیمیایی مفید در زندگی روزمره را می‌خوانید:

۱. فتوسنتز

فتوسنتز یک تغییر شیمیایی رایج در میان گیاهان است. در طی این فرآیند گیاه دی‌اکسید کربن و آب را به گلوکز (غذا) و اکسیژن تبدیل می‌کند. اتفاقی که منجر به تامین غذا برای خود و حیوانات شده و علاوه بر این می‌تواند باعث افزایش اکسیژن موجود در فضا و در نتیجه بهبود تنفس برای موجودات زنده شود.

۲. تنفس هوازی

تنفس سلولی هوازی نقطه مقابل فتوسنتز است. در طی این فرآیند مولکول‌های انرژی با اکسیژنی که تنفس شده، ترکیب می‌شود تا انرژی موردنیاز سلول های بدن جهت انجام فعالیت به همراه دی‌اکسید کربن و آب آزاد شود. انرژی که سلول‌ها برای انجام فعالیت‌های جسمانی مصرف می‌کنند، نوعی از انرژی شیمیایی به نام آدنوزین تری‌فسفات (ATP) است.

۳. تنفس بی‌هوازی

در تنفس بی‌هوازی سلول ها بدون استفاده از اکسیژن به تولید انرژی می‌پردازند. یک نمونه از این شیوه‌ی تنفس را در زمان انجام ورزش‌های شدید مشاهده می‌کنیم. فرآیند تنفس بی‌هوازی توسط مخمرها و باکتری‌ها برای تولید اتانول، دی‌اکسید کربن و مواد شیمیایی دیگر انجام می‌شود. این تغییر شیمیایی در صنعت تولید محصولاتی همچون پنیر، نوشیدنی‌های الکلی، ماست و نان را به همراه دارد.

۴. سوختن

احتراق واکنشی است که در طی آن مولکول‌های حاوی انرژی در ترکیب با اکسیژن موجود در هوا، دی‌اکسید کربن و آب را تولید می‌کنند. فرآیندی که در روشن کردن یک کبریت، آتش و کوره‌های پخت دیده می‌شود.

۵. زنگ‌زدگی

زمانی که آهن برای مدتی طولانی در معرض هوا و رطوبت قرار می‌گیرد، بر اثر واکنش اکسیداسیون به رنگ قرمز تغییر رنگ داده و سطح آن پوسته پوسته شده که زنگ‌زدگی نامیده می‌شود. تغییر رنگ فلزاتی همچون مس و نقره بر اثر گذشت زمان هم ناشی از همین واکنش شیمیایی است.

۶. جانشینی دوگانه

واکنش جانشینی دوگانه یا جابه‌جایی مضاعف نوعی از تغییر شیمیایی بوده که همزمان با ترکیب دو ماده اتفاق می‌افتد. با ترکیب این دو ماده جای عنصرها با یک‌دیگر جابه‌جا شده و تغییر می‌کنند. برای مثال زمانی که شیر را با بکینگ‌پودر ترکیب کنید، حجم شیر بر اثر ایجاد گاز و حباب‌های فراوان بیشتر می‌شود. در واقع این افزایش حجم ناشی از واکنش دی‌اکسید کربن است.

۷. الکتروشیمی

برای تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی در باتری، واکنش الکتروشیمی یا ردوکس اتفاق می‌افتد. واکنش ردوکس در سلول‌های گالوانیکی (نوعی از سلول الکتروشیمی) انجام‌پذیر است. در مقابل واکنش‌های شیمیایی در سلول‌های الکترولیتی انجام می‌شود.

۸. هضم غذا در بدن

زمانی که غذا می‌خورید، در طول فرآیند هضم و جذب مواد غذایی واکنش‌های شیمیایی متعددی انجام می‌شود. آنزیمی به نام آمیلاز از طریق بزاق دهان ترشح شده که منجر به شکسته شدن پیوند میان ساختار ترکیبات مواد غذایی شده تا قند و کربوهیدرات موجود را به عناصر ساده‌تری تبدیل کند. با ورود این عناصر به معده، اسیدکلریک موجود در معده دوباره پیوندهای میان مواد غذایی را شکسته و تجزیه می‌کند. در ادامه آنزیم‌های دیگری چربی‌ها و پروتئین‌های موجود در ترکیبات غذا را تجزیه کرده تا در نهایت اجزای باقی‌مانده از مواد غذایی از طریق دیواره‌های روده وارد جریان خون شود.

۹. واکنش‌های اسید و باز

واکنش اسید و باز، واکنشی میان ماده اسیدی و ماده‌ی بازی است. واکنشی که در طی آن اسید یک پروتون از دست داده و باز آن پروتون را دریافت می‌کند. مواد اسیدی مانند سرکه، آب‌لیمو، اسید سولفوریک یا اسید موریاتیک زمانی که با یک پایه مانند جوش‌شیرین، صابون، آمونیاک یا استون ترکیب شوند، واکنش اسید-باز انجام شده که در نهایت با خنثی شدن این دو ماده، نمک و آب تولید می‌شود.

۱۰. واکنش مواد شوینده

مواد شوینده‌ای مانند صابون با استفاده از واکنش‌های شیمیایی آلودگی‌ها را از بین می‌برد. این مواد شوینده مانند یک سورفکتانت عمل کرده و با کاهش کشش سطحی میان آب و صابون، لکه‌ها و آلودگی‌ها امولوسیون شده و به صابون می‌چسبند. در نهایت توسط آب شسته شده و از بین می‌رود.

۱۱. پخت‌وپز

فرآیند پخت‌وپز با استفاده از گرما و حرارت تغییرات و واکنش‌هایی شیمیایی را در میان ترکیبات سازنده مواد ایجاد می‌کند. برای مثال در زمان پخت تخم‌مرغ، سفیده تخم‌مرغ بر اثر حرارت، ماده‌ای به نام سولفید هیدروژن تولید کرده که در واکنش با آهن موجود در زرده منجر به پخت تخم‌مرغ می‌شود.

تغییرات شیمیایی مضر در زندگی

در میان تغییرات شیمیایی گوناگونی که در زندگی انجام می‌شود، بعضی از آن‌ها می‌توانند آسیب‌زا و حتی کشنده باشند. در ادامه به تعدادی از رایج‌ترین تغییرات شیمیایی مضر اشاره می‌کنیم:

۱. مسمومیت با کربن مونوکسید

در فضاهای بسته که تهویه هوا به خوبی انجام نمی‌شود، وجود دستگاه‌های حرارتی مانند اجاق، کباب‌پز و وسایل گازسوز می‌تواند باعث تولید گاز سمی مونوکسید کربن شود. بدن انسان برای عملکرد طبیعی خود به اکسیژن نیاز دارد. اما زمانی که میزان کربن مونوکسید موجود در محیط بیش از حد طبیعی خود باشد، وارد بدن شده و به اندام‌ها و سلول‌ها آسیب‌های جدی وارد می‌کند. مونوکسید کربن به دلیل کاهش اکسیژن موجود در محیط تولید می‌شود. گازی که استنشاق آن می‌تواند در زمانی کوتاه کمتر از ۱-۲ ساعت منجر به مرگ انسان شود.

بیشتر بخوانید: راه های جلوگیری از گاز گرفتگی با مونوکسید کربن

۲. انفجار مواد منفجره

انفجار یک واکنش اکسیداسیون بوده که منجر به تولید مقدار زیادی گاز در زمانی بسیار کوتاه می‌شود. با منفجر شدن مواد منفجره‌ای مانند TNT امواج پرفشاری ایجاد شده که آسیب و صدمات بسیاری را به همراه دارد. از موادی مانند TNT در صنعت و برای تولید مهمات نظامی استفاده می‌شود که می‌تواند موادی مانند آماتول که ترکیبی از نیترات آمونیوم و تی‌ان‌تی بوده را تولید کند.

دینامیت هم نوع دیگری از مواد منفجره بوده که خرابی‌های بسیاری را ایجاد می‌کند. این مواد معمولا در معدن و یا برای تخریب ساختمان‌ها استفاده می‌شوند. ماده‌ی منفجره‌ی موجود در ترکیبات دینامیت نیتروگلیسیرین نام دارد. ماده‌ای که بر اثر انفجار اکسید شده و نیتروژن آزاد می‌کند.

۳. ترکیب مواد شوینده

مواد شوینده را می‌توان به عنوان تغییرات شیمیایی مفید و مضر نام برد. مضر بودن یک ماده شوینده به ترکیبات مواد سازنده‌ی آن مرتبط است. برای مثال زمانی که سفیدکننده را با آمونیاک به منظور پاک‌سازی بهتر، ترکیب می‌کنید، سفیدکننده به اسید هیدروکلریک تجزیه شده که در نهایت می‌تواند آسیب‌های فراوانی را برای انسان به وجود آورد. زمانی که آمونیاک با گاز کلر هم ترکیب شود، بخارهای سمی کلمور را تولید می‌کند.

سفیدکننده‌ها در ترکیب با الکل هم آسیب‌زا می‌شوند. سفیدکننده‌ای مانند آب ژاول که حاوی ترکیبات سدیم هیپوکلریت بوده در ترکیب با الکل دچار واکنش شیمیایی شده و کلروفرم را تولید می‌کند. گازی سمی که استنشاق آن باعث آسیب به کبد، چشم‌ها، پوست و سیستم عصبی می‌شود.

۴. نابودی لایه ازون

لایه ازون که کره زمین را احاطه کرده از نفوذ گاز و اشعه‌های مضری مانند اشعه UV خورشید به بدن انسان‌ها جلوگیری می‌کند. آزاد شدن گازهای حاوی مواد شیمیایی مانند کلروفلوئوروکربن (CFC) که در برخی مواد شوینده، عطر، اسپری و دستگاه‌های تهویه وجود دارد، در درازمدت منجر به تخریب لایه ازون می‌شود. این گاز با ورود به اتمسفر مورد حمله‌ی اشعه ماوراءبنفش قرار گرفته و تجزیه می‌شود که در نهایت گاز کلر را ایجاد می‌کند. اتم‌های گاز کلر با لایه ازون واکنش نشان داده و حفره‌هایی را بر روی آن ایجاد می‌کنند که افزایش آن‌ها تخریب ازون را به همراه دارد.

۵. واکنش مواد آرایشی بهداشتی

لوازم آرایشی و بهداشتی هم مانند مواد شوینده در صورت داشتن برخی ترکیبات می‌توانند اثرات سمی ایجاد کنند. ترکیب مواد شیمیایی مانند اسید گلیکولیک، رتینول و اسیدهای آلفا هیدروکسیل با هم اثرات نامطلوب فراوانی را بر روی پوست و مو ایجاد می‌کنند. از این رو توصیه می‌شود برای بهره‌مندی از خواص این مواد، باید محصولاتی را انتخاب کنید که هر کدام از این سه ماده را جداگانه در ترکیبات سازنده‌ی خود داشته‌باشند.

۶. رنگ مو

بسیاری از موادی که برای رنگ مو استفاده می‌شوند حاوی هیدروژن پراکسید هستند که با از بین بردن رنگ موی قبلی، رنگ جدید را بر روی مو ایجاد می‌کند. اما کسانی که از حنا برای رنگ موی خود استفاده می‌کنند، زمانی که رنگ موی شیمیایی را بر روی موی رنگ شده با حنا قرار می‌دهند، نمک فلزی موجود در ترکیبات حنا با هیدروژن پراکسید واکنش نشان می‌دهند. واکنشی گرمازا که در نهایت منجر به سوختگی و ریزش مو می‌شود.

سخن پایانی

وجود انواع تغییرات شیمیایی در زندگی روزمره انسان، لازمه‌ی رفاه و آسایش است. اما برای پیش‌گیری از هرگونه آسیب و خطرات احتمالی باید تغییرات شیمیایی مفید و مضر را شناخت. به خاطر داشته‌باشید مصرف بی‌رویه اسپری‌های معطر، ترکیب انواع شوینده‌ها و استفاده نادرست از مواد منفجره تنها بخشی از تغییرات شیمیایی مضر در زندگی بوده که بی‌توجهی به آن‌ها خطرات جبران‌ناپذیری را به همراه دارد.