نگاه اجمالی

چون آغاز حیات به کمک نور خورشید بوده ، لذا این عقیده عمومیت پیدا کرد که درک فرایندهای آغاز شده توسط نور ، درک خود زندگی است و اگر چه هیچ کس اطمینان ندارد که زندگی را بدرستی درک کرده باشد ، اما آگاهی و دانش نسبت به بسیاری از فرایندهای نور شیمی در حد کمال است. فرایندهای نور شیمی برای ادامه حیات در روی زمین اهمیت زیادی دارند. اهمیت نور شیمی ، بیشتر در این امر نهفته است که بشر و طبیعت هر دو آن را بخوبی به خدمت می‌گیرد.

سیر تحولی و رشد

بشر آگاه از زمان‌های بسیار دور با اثر نور بر ماده آشنا بوده است. مثلا رومیان می‌دانستند که نور خورشید برای رشد گیاهان لازم است. همچنین آنها می‌دانستند که نور آفتاب بر وسایل رنگی اثر تخریبی دارد. در آن ایام ، از انرژی خورشیدی استفاده عملی نمی‌کردند، جز اینکه معروف است که سربازان "اسکندر" دستبندی از الیاف رنگین داشتند که به عنوان ساعت از آن استفاده می‌کردند، زیرا با گذشت زمان رنگ آن تغییر می‌کرد.

در اواخر قرن هیجدهم ، "هیلز" ، فرآیند فتوسنتز را توضیح داد. پس از آن فیزیکدانان و شیمی‌دانان به این موضوع علاقمند شدند و از آن به بعد ، مطالب مربوط به نور شیمی گسترش یافت. در آغاز ، بررسی‌های نورشیمی در کشورهای حوزه‌ مدیترانه گسترده در زیر تابش عظیم خورشید توسعه یافت. "سیمیسیان" و "سیلبر" در سال 1900 در بولونی ، گزارش‌های علمی در مورد استفاده از نور خورشید در تغییرات شیمیایی چاپ نمودند و توضیح دادند که این واکنش‌ها بسیار جالب هستند.

چهل و پنج سال بعد ، "شونبرگ" و "مصطفی" در مصر در مورد واکنش‌های دسیر شدن ، حذف و حلقه‌سازی که همه توسط نور خورشید انجام شد، کشف جالبی نمودند. پس از آن واکنش‌های نور شیمی زیادی در فاز گازی انجام شد. در سال‌های بعد درباره کار "سیلبر" و "مصطفی" مطالب نظری زیادی به چاپ رسید. رابطه‌ی منطقی بین ماده و نور و مفهوم کوانتیده بودن انرژی از نظریه پلانک نتیجه گرفته شد و "آلبرت انیشتین" قاعده مهمی را فرموله کرد:« برای اینکه ترکیبی در یک واکنش شرکت کند، باید نور جذب نماید.»

در سال‌های اخیر ، فرآیندهای نور شیمی توسعه فراوان یافتند.

 

فرآیندهای نور شیمی

در فرآیند نور شیمی ، نور همراه یکی از اجزای واکنش کننده است. در نور شیمی ، اثرات فیزیکی و شیمیایی برانگیختگی الکترونی حاصل از اثر تابش الکترومغناطیسی با ماده ، مورد بررسی قرار می‌گیرد. تابش الکترومغناطیسی طیف گسترده‌ای از فیزیک امواج است که از طول موج کوتاه اشعه گاما تا طول موج‌های رادیویی و تلویزیونی را شامل می‌شود. اشعه ایکس و اشعه گاما ،‌ باعث یونیزه شدن مولکول‌ها می‌شوند.

در حالی که آنچه در نور شیمی بیشتر مد نظر است، برانگیختگی الکترونی است. لذا به طول موجهای زیر قرمز و فرابنفش ، توجه خاص معطوف می‌شود. همچنین واکنش‌ها ، تفکیک پذیری‌ ، ایزومری شدن و نشرنور توسط اتم‌ها و مولکولهای برانگیخته‌ ترکیبات شیمیایی ، هسته‌ اصلی فتوشیمی ( نور شیمی ) هستند.

هدف نور شیمی امروزی

• پاسخ به تقاضا برای انواع واکنشهای جدید و کلی
• جستجو برای ارائه نظریه‌های استادانه در مورد عوامل کنترل کننده انتقالات حالت برانگیخته.

 

کاربرد نور شیمی در زندگی

• فتوسنتز از انرژی خورشید برای تولید کربوهیدرات از دی‌اکسید کربن و آب و همچنین افزایش یا برگشت اکسیژن به هوا استفاده می‌کند.
  
  
• نور با تغییراتی که در گازها و ذرات معلق در اتمسفر ایجاد می‌کند، باعث اصلاح ترکیبات ساختاری و شیمیایی آنها شده و لذا از حیات بر روی زمین محافظت می‌کند. در واقع تولید مولکول‌های پیچیده‌ی حیات از مولکول‌های کوچک خود ، باعث ادامه حیات می‌شود.
  
  
• کاربرد نور در سنتز مواد جدید ، چه برای مصارف بیولوژیکی و چه صنعتی است.
  
  
• بینایی در موجودات زنده یک فرایندی نور شیمیایی است.

 

 

 

علم و تکنولوژی

در طول قرن نوزدهم میلادی، نقش علم در توسعه و تکامل فن آوری بطور فزاینده اهمیت یافت. بیشتر پیشرفتهای مهم در طب، صنعت، کشاورزی و ارتباطات، متکی به دانش علمی و با بهره گیری از آن است. با بهره گیری از دانش علمی اختراعات بزرگی مثل عکسبرداری با اشعه X، نور الکتریکی، موتور درونسوز (احتراق داخلی) و تلفن، ایجاد شد. معروفیت جهانی بسیاری از دانشمندان، مثل مایکل فارادی و ماری کوری، بخاطر اکتشافاتشان می باشد.

 

1838 م

ساموئل مورس یک سیستم تلگراف الکتریکی ابداع می کند که قادر به انتقال علائم مورس است.

1840

جوستوس ون لیبیگ، شیمیدان آلمانی، کتاب «کاربرد شیمی آلی در کشاورزی و فیزیولوژی» را منتشر می کند این کتاب، یکی از اولین نمونه های رویکرد علمی در کشاورزی محسوب می شود.

1846

ویلیام مورتون، دندانپزشک آمریکایی، موفق به ابداع یک بی حس کننده قوی از جنس اتو می شود. این ماده از رنج و درد بیماران می کاهد و جراحی های طولانی تر و پیچیده را امکان پذیر می سازد.

1864

لویی پاستور، شیمیدان فرانسوی یافته های خود را منتشر می کند. در این نوشته ها که یکی از مبانی مبحث «مبارزه با عفونت» محسوب می شود، وی نظریه خود را مبنی بر اینکه میکروبها عامل ایجاد بیماریها هستند، به اثبات می رساند.

1867

آلفرد نوبل، مخترع سوئدی، دینامیت، ماده منفجره قوی و در عین حال ثابت، را می سازد.

1876

الکساندر گراهام بل، مخترع آمریکایی، اختراع خود، تلفن را ثبت می کند. یک سال بعد، یک مرکز تلفن در پیتزبورگ، پنسیلوانیا افتتاح شد. نیکلاس اتو، مهندس آلمانی، موتور درونسوز بنزینی را اختراع کرد، یک موتور سبک و پر قدرت که استفاده از اتومبیل را عملی و بصرفه می کند.

1877

توماس ادیسون، مخترع آمریکایی، دستگاه تلگراف را، که نمونه اولیه ضبط صوت گرامافون است، ثبت می کند.

1882

رابرت کخ، باکتری شناس آلمانی، باکتری عامل بیماری سل را کشف می کند و در سال بعد نیز باکتری وبا را کشف می کند.

1885

کارل بنز، مهندس آلمانی یک سه چرخه موتوری می سازد؛ این سه چرخه اولین اتومبیل بنزینی محسوب می شود.

1888

جان دونلپ مخترع اسکاتلندی، اولین تایر بادی با پوشش پلاستیکی را می سازد. با استفاده از این تایر، حرکت وسیله نقلیه نرم متر می شد و نیز می توانست با سرعت بیشتری حرکت کند.

1891

اولین الیاف مصنوعی، ابریشم چاردوننت (chardonnet silk) ، (رایون) بصورت تجاری تولید می شود.

1895

لوئی لومبر فرانسوی و برادرش آگوست اولین فیلم متحرک را در معرض تماشای عموم قرار می دهند. ویلیام رونتگن، فیزیکدان آلمانی، اشعه ایکس را کشف می کند و بدین ترتیب، معاینه استخوانها و اندامهای داخلی بدن، بدون نیاز به عمل جراحی، امکانپذیر می شود.

1902

برادران رایت، پیشگامان آمریکایی در زمینه هوانوردی، با موفقیت هواپیمایی سنگین تر از وزن هوا را به پرواز در می آوردند.

1909

لئو بیکلند، شیمیدان بلژیکی الاصل آمریکایی اولین پلاستیک، موسوم به «باکلیت» را اختراع می کند.

انقلاب علمی

ماری کوری (1934- 1867م) تحقیقاتش را با همکاری شوهرش، پیر انجام می داد. آنها، در ضمن مطالعه در مورد رادیواکتیو، موفق به جدا سازی (تفکیک) عنصر رادیم شدند. ماری کوری موفق به دریافت جایزه نوبل در رشته شیمی و فیزیک شد.
وی یکی از پیشگامان تحقیقات اتمی است.

ماری کوری در آزمایشگاه وی اولین استاد زن در سورین، بخشی از دانشگاه پاریس، فرانسه بود.

ماده سیاه و غلیظی که ما آن را نفت می نامیم، برای انسان اولیه نیز شناخته شده بود؛ از دیر باز در بعضی از نقاط، مقداری نفت بر سطح زمین جاری می شده است. اما در قرن نوزدهم بود که با تصفیه نفت، اهیمت و ارزش این ماده مشخص شد. در سال 1859م، اولین چاه تجاری نفت در پنسیلوانیا حفر شد. از ماده تصفیه شده برای تولید گرما و نور، استفاده کردند.

موتورهای درونسوز

در صورتی که موتور درونسوز توسط مهندس آلمانی، نیکلاس اتو (91 ـ 1832) اختراع نشده بود، امروزه نفت هم در ردیف دیگر سوختها بود. این موتور بسیار پر قدرت و در عین حال سبک وزن، از نوع خاصی از نفت تصویه شده بنام بنزین، استفاده می کرد. در دهه 1880م، دو مهندس آلمانی به نامهای کارل بنز (1929 ـ 1844) و گوتیلب دایلمر (1900- 1834) مستقلا برای ساخت وسیله نقلیه ای با نیروی محرکه موتور بنزین سوز، به کار و تحقیق پرداختند. اولین «گاریهای بی اسب» لق لقو، مایه سرگرمی بودند، اما در سال 1900، همین اتومبیل های ابتدایی به وسیله مناسبی برای حمل ونقل تبدیل شده بودند.

تولید انبوه

در ابتدا اتومبیل، چیز تجملاتی بود، اما در سال 1908، هنری فورد (1947 – 1863)، کارخانه ای برای تولید اتومبیل معروف مدل T، تاسیس کرد؛ این وسیله نقلیه ساده به تولید انبوه رسید و بیشتر مردم می توانستند آن را بخرند. در دهه 1920، این اتومبیل در تمام دنیا معروف شده بود و سیستم حمل ونقل دنیا را تسخیر نمود.

اهمیت نفت

ساخت میلیونها دستگاه موتور درونسوز (برای هواپیما، کامیون و اتومبیل) در سال، از دهه 1920 به بعد، موجب افزایش تقاضا برای نفت بود. کشورهایی مثل عربستان سعودی، منابع نفتی عظیمی داشتند، ناگهان به ثروت عظیمی دست یافتند، در حالکیه کشورهای صنعتی اروپا، که مستقیما دسترسی اندکی به نفت داشتند، مجبور شدند برای خرید آن، به کشورهای خارجی (ماورای بحار) متوسل شوند.

موتور فارادی

اولین موتور الکتریکی فارادی ثابت کرد که انرژی الکتریکی می تواند حرکت را موجب شود.

در سال 1821م مایکل فارادی (1867 ـ 1791) امکان ایجاد حرکت دورانی با استفاده از خاصیت آهن ربایی را ثابت نمود. او با عبور دادن جریان الکتریسیته از یک سیم، باعث گردش آن به دور یک آهن ربا گردید. اگرچه این کشف در آن زمان مورد استفاده نداشت، اما در حقیقت فارادی اولین موتور الکتریکی را اختراع کرده بود.

منشاء درگیری

نفت به یک ماده مهم استراتژیکی، در دوران جنگ، تبدیل شده است. دولتها برای دستیابی به این ماده گرانبها که به «طلای سیاه» معروف شده است، به هر کاری دست می زنند. یکی از دلایل شکست نهایی آلمان در جنگ جهانی اول، کمبود سوخت برای هواپیماها و تانکها بود.