پایان مطلب
شما احتمالاً در کتابهای تاریخ خواندهاید که بمب هستهای در جنگ جهانی دوم توسط آمریکا علیه ژاپن بکار رفت و ممکن است فیلمهایی را دیده باشید که در آنها بمبهای هستهای منفجر میشوند. درحالیکه در اخبار میشنوید، برخی کشورها راجع به خلع سلاح اتمی با یکدیگر گفتگو میکنند، کشورهایی مثل هند و پاکستان سلاحهای اتمی خود را توسعه میدهند.
ما دیدهایم که این وسایل چه نیروی مخرب خارقالعادهای دارند، ولی آنها واقعاً چگونه کار میکنند؟ در این بخش خواهید آموخت که بمب هستهای چگونه تولید میشود و پس از یک انفجار هستهای چه اتفاقی میافتد؟
انرژی هستهای به 2 روش تولید میشود:
1- شکافت هستهای: در این روش هسته یک اتم توسط یک نوترون به دو بخش کوچکتر تقسیم میشود. در این روش غالباً از عنصر اورانیوم استفاده میشود.
2- گداخت هستهای: در این روش که در سطح خورشید هم اجرا میشود، معمولاً هیدروژنها با برخورد به یکدیگر تبدیل به هلیوم میشوند و در این تبدیل، انرژی بسیار زیادی بصورت نور و گرما تولید میشود.
طراحی بمبهای هستهای:
برای تولید بمب هستهای، به یک سوخت شکافتپذیر یا گداختپذیر، یک وسیله راهانداز و روشی که اجازه دهد تا قبل از اینکه بمب خاموش شود، کل سوخت شکافته یا گداخته شود نیاز است.
بمبهای اولیه با روش شکافت هستهای و بمبهای قویتر بعدی با روش گداخت هستهای تولید شدند. ما در این بخش دو نمونه از بمب های ساخته شده را بررسی می کنیم:
بمب شکافت هستهای :
1- بمب هستهای (پسر کوچک) که روی شهر هیروشیما و در سال 1945 منفجر شد.
2- بمب هستهای (مرد چاق) که روی شهر ناکازاکی و در سال 1945 منفجر شد.
بمب گداخت هستهای : 1- بمب گداخت هستهای که در ایسلند بصورت آزمایشی در سال 1952 منفجر شد.
بمبهای شکافت هستهای:
بمبهای شکافت هستهای از یک عنصر شبیه اورانیوم 235 برای انفجار هستهای استفاده میکنند. این عنصر از معدود عناصری است که جهت ایجاد انرژی بمب هستهای استفاده میشود. این عنصر خاصیت جالبی دارد: هرگاه یک نوترون آزاد با هسته این عنصر برخورد کند ، هسته به سرعت نوترون را جذب میکند و اتم به سرعت متلاشی میشود. نوترونهای آزاد شده از متلاشی شدن اتم ، هستههای دیگر را متلاشی میکنند.
زمان برخورد و متلاشی شدن این هستهها بسیار کوتاه است (کمتر از میلیاردم ثانیه ! ) هنگامی که یک هسته متلاشی میشود، مقدار زیادی گرما و تشعشع گاما آزاد میکند.
مقدار انرژی موجود در یک پوند اورانیوم معادل یک میلیون گالن بنزین است!
در طراحی بمبهای شکافت هستهای، اغلب از دو شیوه استفاده میشود:
روش رها کردن گلوله:
در این روش یک گلوله حاوی اورانیوم 235 بالای یک گوی حاوی اورانیوم (حول دستگاه مولد نوترون) قرار دارد.
هنگامی که این بمب به زمین اصابت میکند، رویدادهای زیر اتفاق میافتد:
1- مواد منفجره پشت گلوله منفجر میشوند و گلوله به پائین میافتد.
2- گلوله به کره برخورد میکند و واکنش شکافت هستهای رخ میدهد.
3- بمب منفجر میشود.
در بمب هیروشیما از این روش استفاده شده بود.
روش انفجار از داخل:
در این روش که انفجار در داخل گوی صورت میگیرد، پلونیم 239 قابل انفجار توسط یک گوی حاوی اورانیوم 238 احاطه شده است.
هنگامی که مواد منفجره داخلی آتش گرفت رویدادهای زیر اتفاق میافتد:
1- مواد منفجره روشن میشوند و یک موج ضربهای ایجاد میکنند.
2- موج ضربهای، پلوتونیم را به داخل کره میفرستد.
3- هسته مرکزی منفجر میشود و واکنش شکافت هستهای رخ میدهد.
4- بمب منفجر میشود.
بمبی که در ناکازاکی منفجر شد، از این شیوه استفاده کرده بود.
بمب گداخت هستهای: بمبهای شکافت هستهای، چندان قوی نبودند!
بمبهای گداخت هستهای ، بمب های حرارتی هم نامیده میشوند و در ضمن بازدهی و قدرت تخریب بیشتری هم دارند. دوتریوم و تریتیوم که سوخت این نوع بمب به شمار میروند، هردو به شکل گاز هستند و بنابراین امکان ذخیرهسازی آنها مشکل است. این عناصر باید در دمای بالا، تحت فشار زیاد قرار گیرند تا عمل همجوشی هستهای در آنها صورت بگیرد. در این شیوه ایجاد یک انفجار شکافت هستهای در داخل، حرارت و فشار زیادی تولید میکند و انفجار گداخت هستهای شکل میگیرد.در طراحی بمبی که در ایسلند بصورت آزمایشی منفجر شد، از این شیوه استفاده شده بود.
اثر بمبهای هستهای:
انفجار یک بمب هستهای روی یک شهر پرجمعیت خسارات وسیعی به بار می آورد . درجه خسارت به فاصله از مرکز انفجار بمب که کانون انفجار نامیده میشود بستگی دارد.
زیانهای ناشی از انفجار بمب هستهای عبارتند از :
- موج شدید گرما که همه چیز را میسوزاند.
- فشار موج ضربهای که ساختمانها و تاسیسات را کاملاً تخریب میکند.
- تشعشعات رادیواکتیویته که باعث سرطان میشود.
- بارش رادیواکتیو (ابری از ذرات رادیواکتیو که بصورت غبار و توده سنگهای متراکم به زمین برمیگردد)
درکانون زلزله، همهچیز تحت دمای 300 میلیون درجه سانتیگراد تبخیر میشود! در خارج از کانون زلزله، اغلب تلفات به خاطر سوزش ایجادشده توسط گرماست و بخاطر فشار حاصل از موج انفجار ساختمانها و تاسیسات خراب میشوند. در بلندمدت، ابرهای رادیواکتیو توسط باد در مناطق دور ریزش میکند و باعث آلوده شدن موجودات، آب و محیط زندگی میشود.
دانشمندان با بررسی اثرات مواد رادیواکتیو روی بازماندگان بمباران ناکازاکی و هیروشیما دریافتند که این مواد باعث: ایجاد تهوع، آبمروارید چشم، ریزش مو و کمشدن تولید خون در بدن میشود. در موارد حادتر، مواد رادیواکتیو باعث ایجاد سرطان و نازایی هم میشوند. سلاحهای اتمی دارای نیروی مخرب باورنکردنی هستند، به همین دلیل دولتها سعی دارند تا بر دستیابی صحیح به این تکنولوژی نظارت داشته باشند تا دیگر اتفاقی بدتر از انفجارهای ناکازاکی و هیروشیما رخ ندهد.
شیمی آلی قسمتی از علم شیمی است که بررسی هیدرو کربن ها می پردازد . به همین دلیل به آن شیمی ترکیبات کربن نیز گفته می شود . واژه گمراه کننده «آلی» یادگار روزهایی است که مواد شیمیایی را بسته به این که از چه منبعی به دست میآمدند، به دو دسته معدنی و آلی تقسیم میکردند.
مواد معدنی آنهایی بودند که از معادن استخراج میشدند و مواد آلی آنهایی که از منابع گیاهی یا حیوانی یعنی از موادی که توسط موجودات زنده تولید میشدند، به دست میآمدند.
در واقع تا پیرامون سال 1850 بسیاری از شیمیدانان معتقد بودند، که خاستگاه مواد آلی باید زیستارها (موجودات زنده) باشند و در نتیجه این مواد را هرگز نمیتوان از مواد معدنی سنتز نمود.
موادی که از منابع آلی به دست میآیند، در یک خصوصیت مشترکند: همه آنها دارای عنصر کربن هستند.
حتی پس از آن که مشخص شد این مواد لزوماً نبایستی از منابع زنده به دست آیند و میتوان آنها را در آزمایشگاه سنتز کرد، باز هم مناسبت داشت تا نام آلی برای توصیف آنها و موادی همانند آنها حفظ شود. این تقسیمبندی بین مواد معدنی و آلی تا به امروز حفظ شده است.
امروزه اگر چه هنوز بسیاری از ترکیبات کربن به آسانی از منابع گیاهی و جانوری بدست میآیند، ولیکن بسیاری از آنها نیز سنتز میشوند. از ترکیبات گاهی از مواد معدنی مانند کربناتها و سیانیدها سنتز میشوند ولی غالباً از سایر مواد آلی تهیه میگردند.
دو منبع بزرگ مواد آلی که از آنها مواد آلی ساده تأمین میشوند، نفت و ذغال سنگ است. (هر دو اینها از مفهوم قدیمی «آلی» بوده و فراورده کافت گیاهان و جانوران هستند). این ترکیبات ساده به عنوان مصالح ساختمانی، در ساختن ترکیبات بزرگتر و پیچیدهتر مصرف میشوند.
نفت و زغال سنگ سوختهای فسیلی هستند که در طی هزاران سال بر روی هم انباشته شده وغیر قابل جایگزینی هستند. این مواد - بویژه نفت - جهت رفع نیازهای انرژی که به طور دائم در حال افزایش است، با سرعت خطرناکی مصرف میگردند. امروزه کمتر از 10% نفت برای ساختن مواد شیمیائی مصرف میشود و قسمت اعظم آن برای تولید انرژی سوزانده میشود. خوشبختانه منابع دیگری برای ایجاد نیرو از قبیل منبع خورشیدی، گرمای زمین، باد، امواج، کشند و انرژی هستهای وجود دارد.
اما چگونه میتوان منبع دیگری به جای مواد آلی پیدا نمود؟ البته در نهایت باید به جایی که سوختهای سنگوارهای از آنجا ناشی میشوند یعنی توده زیستی برگشت نمود، اما این بار به طور مستقیم وبدون دخالت هزاران سال. توده زیستی قابل تجدید است و چنانچه به طور مناسب مصرف شود، تا زمانی که ما بر روی این سیاره بتوانیم وجود داشته باشیم آن هم باقی میماند. در ضمن میگویند که نفت با ارزشتر از آن است که سوزانده شود.
چه خصوصیتی در ترکیبات کربن وجود دارد که آنها را از ترکیبات مربوط به صد و چند عنصر دیگر جدول تناوبی متمایز میسازد؟ لااقل قسمتی از این جواب به نظر میرسد که چنین باشد: تعداد بسیار زیادی از ترکیبات کربن وجود دارند که مولکولهای آنها میتوانند بسیار بزرگ و پیچیده باشد.
تعداد ترکیباتی که دارای کربن هستند چندین برابر بیشتر از تعداد ترکیبات بدون کربن میباشد. این مواد آلی در خانوادههای مختلف قرار میگیرند، و معمولاً در بین مواد معدنی، همتایی ندارند.
مولکولهای آلی شامل هزاران اتم شناخته شدهاند، و ترتیب قرار گرفتن اتمها حتی در مولکولهای نسبتاً کوچک بسیار پیچیده است. یکی از مسایل اصلی در شیمی آلی، آگاهی از طرز قرار گرفتن اتمها در مولکولها و یا تعیین ساختمان ترکیبات است.
راههای زیادی برای شکستن این مولکولهای پیچیده و یا نوآرایی آنها برای ایجاد مولکولهای جدید وجود دارد؛ روشهای مختلفی برای اضافه نمودن اتمهای جدید به این مولکولها و یا جایگزین نمودن اتمهای جدید به جای اتمهای قدیم وجود دارد. بخش کلان شیمی آلی به پژوهش در مورد این واکنشها اختصاص دارد، یعنی تشخیص این که این واکنشها کدامند، چگونه انجام میشوند و چگونه میتوان از آنها برای سنتز یک ترکیب دلخواه استفاده نمود.
چه ویژگی در اتم کربن وجود دارد که میتوان این همه ترکیب را از آن ساخت؟ جواب این سوال را آگوست ککوله در سال 1854 در حالی که سوار بر اتوبوسی در لندن بود، یافت.
«در یک عصر دلپذیر تابستان با آخرین اتوبوس برمیگشتم؛ خیابانهای شهر بر خلاف بقیه ساعات که شلوغ و پر از جنب و جوش است، خلوت و آرام بود، در این حال من در خود فرورفتم! اتمها در برابر چشمانم به جست و خیز مشغول بودند ... من دیدم که چگونه همواره دو اتم کوچکتر با یکدیگر متحد شده، تشکیل زوج میدهند، چگونه یک اتم بزرگتر دو اتم کوچکتر را در آغوش میگیرند و چگونه اتم بزرگتر سه یا چهار اتم کوچکتر را نگاه میدارد، در عین حال همه آنها در جنبش و رقص بودند. من دیدم که چگونه بزرگترها زنجیری میساختند ... بخشی از شب را صرف نمودم تا چیزهایی را که در رؤیا دیده بودم بر روی کاغذ بیاورم». آگوست ککوله، 1890
اتمهای کربن میتوانند به میزانی که برای اتم هیچ عنصر دیگری مقدور نیست، به یکدیگر متصل شوند. اتمهای کربن میتوانند زنجیرهایی شامل هزاران اتم و یا حلقههایی با اندازههای متفاوت ایجاد نمایند؛ زنجیرها و حلقهها میتوانند دارای شاخه و پیوندهای عرضی باشند. به اتمهای کربن این زنجیرها و حلقهها، اتمهای دیگری که عمدتاً هیدروژن و همچنین فلوئور، کلر، برم، ید، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد، فسفر و سایر اتمهای گوناگون میپیوندد.
هر آرایش مختلف از اتمها مربوط به ترکیب متفاوتی است، و هر ترکیب یک رشته ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی ویژه خود را دارد. از این رو غیرمنتظره نیست که امروزه بیشتر از ده میلیون ترکیب شناخته شده کربن وجود داشته باشد و هر سال به این تعداد نیم میلیون ترکیب تازه افزوده گردد. تعجبآور نیست که بررسی این ترکیبات، رشته ویژه ای را در شیمی به خود اختصاص دهد.
شیمی آلی اهمیت فوقالعاده زیادی در تکنولوژی دارد و در واقع، شیمی رنگدانهها و داروها، کاغذ و جوهر، رنگهای نقاشی و پلاستیکها، بنزین و تایرهای لاستیکی است؛ همچنین، شیمی غذایی است که میخوریم و لباسی است که میپوشیم.
شیمی آلی شالوده زیست شناسی و پزشکی است. ساختمان موجودات زنده، به غیر از آب، عمدتاً از مواد آلی ساخته شدهاند؛ مولکولهای مورد بحث در زیست شناسی مولکولی همان مولکولهای آلی هستند. زیست شناسی در مقیاس مولکولی همان شیمی آلی است.
شاید دور از انتظار نباشد که بگوئیم ما در عصر کربن زندگی میکنیم. هر روزه، روزنامهها ذهن ما را متوجه ترکیبات کربن نظیر کلسترول و چربیهای اشباع نشده، هورمونها و استروئیدها، حشره کشها و فرومونها، عوامل سرطانزا و شیمی درمانی، DNA و ژنها مینمایند. به خاطر نفت، جنگها به راه افتاده است.
وقوع دو فاجعه بشریت را تهدید میکند و هر دو ناشی از تجمع ترکیبات کربن در جو است؛ یکی نازک شدن لایه ازون که عمدتاً به واسطه وجود کلروفلوئورو کربنها است و دیگری پدیده گلخانه که به خاطر حضور متان، کلروفلوئور و کربنها و سرآمد همه کربن دیاکسید است.
شاید به همین مناسبت بوده است که مجله Science در سال 1990، الماس را که یکی از فرمهای آلوتروپی کربن است به عنوان مولکول سال انتخاب کرده است. و مولکول آلوتروپ تازهیاب فولرن باکمینستر کربن 60 (buckminsterfullerene-C60) است که هیجان بسیاری را در دنیای شیمی ایجاد کرده است، هیجانی که از «زمان ککوله تاکنون» دیده نشده است.
در بحث شیمی آلی ، آموختن اعداد یونانی و پیشوند های اعداد یونانی به عنوان یک پیش نیاز مطرح می گردد . این اعداد در نام گذاری انواع هیدرو کربن ها مصرف دارند
از امروز تصمیمی گرفتم مطالب دیگه ای علاوه بر شیمی تو وبلاگ بزارم
خوشحالم میشم بانظراتتون منو باعملکردم مطلع کنید
پیشاپیش یه دنیا تشکر