دانلود مقاله شیمی

- مواد غذایی همه کس با اهمتی غذا در زندگی آشنا هستند.

در سرتاسر جهان، میلیونها کودک با غذایی کمتر از مقدار لازم زندگی می کنند.

جسم و روح این کودکان آن طور که باید و شاید رشد نمی کنند.

استخوانهای کودکانی که به اندازه کافی غذا مصرف نکرده اند (فقر غذایی) تغییر شکل می دهند.

دندانها فاسد و کج می شوند.

دچار ضعف قوای عقلانی اند و وزن کافی ندارند.

متأسفانه، آسیبهای ناشی از فقر غذایی را نمی توان به آسانی جبران کرد.

کوکانی که به علت فقر غذایی در سالهای ابتدایی عمر خود دچار آسیب شده اند، نتایج حاصل از آن را برای بقیه عمر خود همراه خواهند داشت.

راستی غذا چیست؟

مواد غذایی در بدن مصرف می شوند تا بدن رشد کند و خرابیها ترمیم شوند، مواد غذایی مصرف می شوند تا برای حرکتهای ما انرژی تولید کنند و بدن را گرم نگهدارند.

فرآورده های شیمیایی بدن ما به غذا نیاز داند.

مواد غذایی مورد نیاز بدن را می توان به طور خلاصه به شش گروه زیر طبقه بندی کرد: موادغذایی پروتئینها کربوهیدراتها چربیها و مواد معدنی ویتامینها آب اثر آنزیمها بر مواد غذایی بسیاری از واکنشهای حیاتی در بدن جانداران تنها در مجاورت بعضی از مواد شیمیایی، موسوم به آنزیم، انجام می شوند.

آنزیمها نقش کاتالیزور را بازی می کنند یعنی به انجام واکنش کمک می کنند اما خود بدون تغییر باقی می مانند.

برای مثال، آنزیم آمیلازکه از لوزالمعهده ترشح می شود، وارد روده کوچک شده و مواد نشاسته ای را به گلوکز تبدیل می کند.

به طور کلی همه سلولها آنزیم دارند.

آنزیمهای موجود در سلول، فرآیندهای مورد نیاز جانداران و گیاهان را برای ادامه زندگی به راه می اندازند.

آنزیمهای موجود در میوه ها موجب «رسیدن» میوه پس از جدا کردن میوه «نارس» از درخت می شوند.

گوشت به اثر ماندن نرم و ترد می شود.

زیرا اثر آنزیمهای موجود در گوشت، سر نسوج آن ادامه می یابد.

فعالیت آنزیمهای موجود در بسیاری از مواد غذایی را باید در دوران نگهداری آنها در انبار زیر کنترل داشت.

اگر فعالیت آنزیم در زمان نگهداری در انبار زیاد باشد، می تواند موجب فاسد شدن مواد خوراکی شود.

نگهداری مواد غذایی در سرما از فساد آن جلوگیری می کند.

زیرا سرما از فعالیت آنزیمها می کاهد.

تقریباً همه خوراکیها دارای آنزیم هستند.

انجام بعضی عملیات تصفیه ممکن است موجب حذف آنزیمها و یا از بین رفتن آنها شود.

برای مثال قند معمولی و روغن گیاهی به گونه ای تصفیه می شوند که آنزیمی در آنها باقی نماند.

اثر گرما بر خوراکیها: پختن غذا احتمالاً به طور تصادفی کشف شده است.

انسانهای اولیه غذای خود را خام مصرف می کردند.

امروزه «پختن» یک هنر است.

آب پز کردن، سرخ کردن و کباب کردن چند نمونه از راههای پختن غذاست، غذا چه ساده باشد و چه تشریفاتی، از مواد شیمیایی تشکیل شده است.

پختن غذا تغییرهای شیمیایی و در بعضی از موارد، تغییرهای فیزیکی در آن بوجود می آورد.

این تغییرات اغلب بر اثر انرژی گرمایی حاصل می شوند.

بعضی از تغییرهای شیمایی به منظور تغییر مزه غذا در آن ایجاد می شود، اما بسیاری از تغییرها به منظور حفظ سلامتی است.

انرژی گرمایی، باکتریها و دیگرا مواد زیان آور در مواد غذایی را از بین می برد.

غذاهای پخته اغلب آسانتر از غذاهای خام گوارش می شوند.

قهوه ای شدن غذاها: تقریباً، همیشه رنگ غذاها با پختن تغییر می کند.

اغلب تیره تر می شوند.

تغییر رنگ غذاها را قهوه ای شدن می نامند.

رنگ میوه ها پی از بریده شدن و یا ماندن به مدتهای طولانی قهوه ای می شوند.

احتمالاً آنزیمهای اکسید کننده موجب این تغییر رنگ می شوند.

آب لیمو که به شدت اسیدی است.

با فعالیت این آنزیمها مقابله و قهوه ای شدن را متوقف می کند یا به تأخیر می اندازد.

میوگلوبین، یک پروتئین رنگی است که رنگ قرمز گوشت از آن ناشی می شود.

در شرایط معمولی، هنگامی که با اکسیژن ترکیب شده باشد، رنگ قرمز روشن دارد.

گوشت را می پزند، میوگلوبین موجود در آن تغییر ماهیت می دهد و یک ماده رنگی جدید تشکیل می شود که رنگ قهوه ای دارد.

آهن موجود در ساختار میوگلوبین از ظرفیت (آهن 2 ظرفیتی) به ظرفیتی آهن 3 ظرفیتی تبدیل می شود.

بنابراین، وقتی میوگلوبین قرمز در گوشت تازه، به پروتئین قهوه ای تبدیل می شود، یک واکنش شیمیایی انجام شده است.

آرد، خمیر مایه و نانوایی: گندم سفید، درصد بالایی نشاسته و در حدود 10 تا 14 درصد پروتئین دارد.

هنگامی که آرد را خمیر می کنند و مالش می دهند، پروتئینهای نامحلول موجود در آرد به پروتئین محلول تبدیل می شوند.

در ضمن برای آن که نان، کیک یا دیگر فرآورده های نانوایی به اصطلاح «برآید» به خمیر بدست آمده، خمیر مایه می زنند.

خمیر مایه ها، از قند موجود در آرد خمیر شده، دی اکسید کربن تولید می کنند.

از جوش شیرین در مجاورت یک اسید مانند شیر ترش (که دارای اسید لاکتیک) است.

نیز می توان به عنوان خمیر مایه استفاده کرد، در این مورد نیز دی اکسید کربن تولید می شود.

فرآیندی را که در آن حفره های زیادی در خمیر به وجود می آید و این حفره ها پس از پخت نان نیز همچنان باقی می‌مانند.

خمیر مایه زدن می نامند.

هدف از خمیر مایه زدن ایجاد حفره گازی در خمیر شبیه اسفنجی است.

این حفره ها سبب نرمی و سبک شدن نان می شوند، جویدن این نوع نان آسانتر است، مزه بهتری دارد و آسانتر گوارش می شود.

نگهداری غذاها: انسانهای اولیه، همیشه غذاهای خود را تازه مصرف می کردند.

اما خیلی زود دریافتند که غذاها به سرعت فاسد می شوند.

برای نگهداری غذاها، راههایی نظیر پختن، خشک کردن و نمک زدن پیدا کردند.

ادویه زدن مزه غذا را بهتر می کند و سبب سالم ماندن آن می شود.

آنچه اهمیت دارد.

سالم نگهداشتن غذاست.

اگر شما در یک مزرعه زندگی می کردید، شاید این امکان وجود می داشت که همیشه غذای خود را تازه مصرف کنید.

اما بیشتر مردم که غذای خود را، پیش از مصرف، به گونه ای محافظت کنند.

خشک کردن، فلفل و نمک زدن قدیمی ترین راههای محافظت از غذاست.

این راهها امروزه نیز همچنان مورد استفاده اند.

راستی چرا لازم از غذاها محافظت کنیم؟

انسانها تنها جاندارانی نیستند که به غذا دارند.

میکروبها، باکتریها و قارچها نیز به غذا نیاز دارند.

غذای ما را می خورند مگر آنکه جلوی آنها را بگیریم.

بعضی از میکروبها ترکیبهای زیان آوری تولید می کنند و موجب مسموم شدن غذا می شوند.

در همه روشهای محافظت از غذا سعی بر آن است که از رشد میکروبها جلوگیری شود.

یک راه برای جلوگیری از میکروبها، کشتن آنهاست.

این فرآیند را سترون (استریل) کردن می نامند.

راه دیگر این است که از رشد سریع میکروبها جلوگیری کنیم.

برای این کار، می توان مواد غذایی را خشک و یا منجمد کرد.

در این صورت، میکروبها، برای ادامه زندگی، آب کافی در اختیار نخواهند داشت.

مواد افزودنی به غذاها چه چیزهایی هستند؟

قرنهاست که موادی به غذا می افزایند تا بهتر بمانند و یا مزه مناسبتری داشته باشند.

امروزه افزودن مواد افزودنی به غذا خیلی متداول شده است.

به طوری که بعضی از مردم نگران خطر آفرینی آنها برای سلامتی خود شده اند.

دولتها، مواد افزودنی به غذاها را معمولاً زیر کنترل دارند.

به چند نوع ماده افزودنی مهم و نقش آن را که در جدول اشاره شده است: بعضی از روشهای مهم نگهداری غذا در جدول زیر خلاصه شده است: آیا افزودنیها به سلامتی آسیب می رسانند؟

افزودنیها را نمی توان به غذا افزود مگر آنکه مورد آزمایش دقیق قرار گرفته باشند.

با وجود این، بعضی از افزودنیها مدتها مورد استفاده بوده اند اما اکنون مصرف آنها ممنوع شده است.

برای مثال در سال 1957، از 30 رنگ خوراکی مجاز در غذا استفاده می‌شد.

اما امروز تنها نیمی از آنها مجاز شمرده می شوند، با وجود این، بعضی از مردم نگرانند که این افزودنیها برای سلامتی زیان آور باشند.

شیمی، میوه های نارس را به میوه های رسیده تبدیل می کند: گاهی لازم است که بعضی از میوه ها، به نقاط دور دست حمل و به بازار فروش عرضه کنند.

برای جلوگیری از فاسد شدن آنها در جریان حمل و نقل، آنها را به صورت نارس به محل مصرف حمل می کنند.

در آنجا، برای تبدیل میوه های نارس به میوه های رسیده، آنها را در محلی گرم قرار می دهند و با مقدار کمی گاز اتیلن مجاور می سازد.

اتیلن ترکیبی از کربن و هیدروژن با فرمول مولکولی است، به این ترکیبها که از دو اتم ئیدروژن و کربن ساخته شده اند،(هیدروکربن) می گویند که در میوه های رسیده تبدیل می شود و در ضمن میوه های نارس را به میوه های رسیده تبدیل می کند.

پاک کننده ها شستن دستها و دور کردن چرک و آلودگی از آنها، مطمئن ترین راه برای حفظ سلامتی است.

در واقع یکی از دلایل که موجب شده است، رندگی انسان در سالهای اخیر طولانی تر باشد، پاکیزگی است.

وقتی انسان بدن خود را پاک و عاری از ذره های عفونت زا نگهدارد، زندگی طولانی تری خواهد داشت.

آب برای بسیاری از مواد یک حلال خوب است.

ولی برای پاک کردن چرک از لباس کارایی چندانی ندارد.

زیرا چرک در آب نامحلول است.

از این رو برای جدا کردن چرک از لباس باید از پاک کننده استفاده کنیم.

هر چیزی که در پاک کردن چرک از لباس مؤثر باشد.

پاک کننده نامیده می شود.

معمولاً از دو نوع پاک کننده استفاده می شود: 1- صابون که از چربی یا روغن گیاهی استفاده می شود 2-پاک کننده های غیر صابونی (دترجنت):از ترکیبهای نفتی تهیه می شوند.

امروزه صابونها و پاک کننده های گوناگونی بازار عرضه می شود.

در سالهای اخیر، مصرف صابون، برای تمیز کردن لباس، کاهش یافته است.

علت اتفاقی است که در موقع شستشو با صابون در «آب سخت» روی می دهد.

همان طور که می دانید آب سخت دارای مقادیر قابل توجهی از یون کلسیم و منیزیم است و به این دلیل صابون در آب سخت کف نمی کند.

یونهای کلسیم و منیزیم موجود در آب سخت، جانشین یونهای سدیم یا پتاسیم ملکولهای صابون می‌شوند و صابون نامحلول تشکیل می دهند: یونهای سدیم + صابونهای کلسیم یونهای کلسیم+ صابون سدیم وقتی از پاک کننده های غیر صابونی استفاده می کنیم، چنین اتفاقی روی نمی دهد.

پاک کننده غیر صابونی: صابون متداولترین پاک کننده است، با این حال پاک کننده های دیگری مانند مایع ظرفشویی، پودر لباسشویی، شامپوهای گونانگون و ...

نیز وجود دارد.

این نوع پاک کننده را (پاک کننده غیر صابونی) می نامند.

پاک کننده های غیر صابونی، در آبهای سخت، بهتر از صابون عمل می کنند، یعنی «لخته» تشکیل نمی دهند و بلافاصله کف می کنند.

بعضی از پاک کننده های غیر صابونی موجب آلودگی محیط زیست می شوند.

یعنی باکتریها نمی توانند آنها را تجزیه کنند و از بین بروند.

این وضعیت هنگامی پیش می آید که زنجیر هیدروکربنی پاک کننده شاخه دار باشد.

به دو ساختار از یک پاک کننده غیر صابومی توجه کنید.

در ساختار نخست، زنجیر هیدروکربنی شاخه دار است و به وسیله باکتریها تجزیه نمی‌شود.

در ساختار دوم، زنجیر هیدروکربنی0 بی شاخه است.

در نتیجه، به وسیله باکتریها تجزیه می شود و سبب آلودگی محیط زیست نمی شود.

یک پاک کننده شاخه دار، غیر قابل تجزیه توسط باکتریها یک پاک کننده بی شاخه، قابل تجزیه توسط باکتریها استفاده از پاک کننده غیر صابونی، مشکل دیگری نیر برای محیط زیست بوجود می‌آورد.

معمولاً برای رفع مزاحمتهای یونهای کلسیم و منیزیم موجود در ابهای سخت، مقداری فسفات سدیم به پاک کننده می افزایند.

یونهای کلسیم و منیزیم با یونهای فسفات ترکیبهای نسبتاً پایدار تشکیل می دهند و به این ترتیب، مزاحمت آنها از بین می رود.

این ترکیبهای فسفردار از طریق فاضلابها به رودخانه ها و از آنجا به دریاچه ها می ریزند و به عنوان کود موجب رشد بیش از اندازه خزه اها و جلبکها می‌شوند.

مصرف اکسیژن موجود در اب و همچنین جلوگیری از رسیدن نور خورشید به اعماق دریاچه ها بوسیله این گیاهان، موجب مرگ ماهیها و دیگر آبزیان می شود.

کوششهایی به منظور یافتن جاشینین مناسب برای فسفات سدیم مورد استفاده در پاک کننده های غیر صابونی به عمل آمده اما هنوز نتیجه ای مطلوب عاید نشده است.

از پاک کننده های غیر صابونی بیشتر در فرآیندهای صنعتی استفاده می شود.

مصرف سالانه آنها تقریباً سه برابر بیشتر از صابون است.

در صنعت پارچه بافی، در شستشوی فلزها و از بین بردن چربی موجود در سطح آنها، در کاغذسازی و بسیاری صنایع دیگر کاربرد دارند.

در نظافت منزل به مقدار زیاد جای صابون را گرفته اند.

در شامپو و خمیر دندادن نیز مصرف می شوند.

نظافت منزل با مواد شیمیایی: علاوه بر نظافت شخصی، عامل مهم دیگری در حفظ سلامتی، تمیز نگهداشتن محیطی است که در آن زندگی می کنیم کثافت به گسترش و پراکندگی ذره های زیان آور کمک می کند.

استفاده از بعضی مواد شیمیایی، از بروز بیماری در منلز جلوگیری می‌کند.

بعضی از مواد فنول و فرمالین به عنوان ضد عفونی کنند، برای نابود کردن مورد استفاده قرار می گیرند.

در فرآیند لکه گیری، کلر یا اکسیژن فعال (o) آزاد می شود و با رنگ یا لکه ای که منظور برطرف کردن آن است، واکنش شیمیایی انجام می دهد.

در این واکنش ماده رنگی به یک ترکیب بی رنگ تبدیل می شود.

در بعضی از رنگبرها از ترکیبی موسوم به پرکلرین استفاده می شود.

این ترکیب، گرد سفید با بوی کلر و ناپایدار است و ناپایدار یعنی به آسانی تجزیه می شود.

این گرد رنگبر را با عبور گاز کلر از درون آب، تهیه می کنند.

این ترکیب به آسانی در آب تجزیه می شود و به عنوان منبع تولید کلر، برای شستشو، رنگبری و ضد عفونی کننده مورد استفاده قرار می گیرد.

سلامت بسیاری از استخراهای شنا را با افزودن آهک کلردار یا پرکلرین تضمین می کنند.

آب ژاول یکی دیگر از رنگبرها و گندزادهای معروف است که به طور معمول از آن استفاده می شود.

هرسال، هزارها تن ترکیب بی رنگ کننده ساخته می شود، که بیشتر در صنایع به کار می رود، اما در منزل به عنوان محلول سفید کننده، با نامهای گوناگون به مقدار زیاد مصرف می شود.

کارخانه های کاغذسازی، برای بیرنگ کردن تراشه چوب، که مرحله ای از تهیه کاغذ به شمار می رود، به مقدار زیادی مواد بیرنگ کننده نیاز دارند.

شیمی در کشاورزی: مشکل تغذیه: همه به غذا نیاز دارند.

غذا نیاز اصلی زندگی انسانی است با وجود این در سراسر جهان میلیونها انسان غذای کافی در اختیار ندارند.

و همه ساله بسیاری از آنها در اثر گرسنگی می میرند.

چرا چنین اتفاقی روی می دهد؟

چه مشکلی بر سر راه تغذیه مردم جهان وجود دارد؟

افزایش جمعیت:هرسال به جمعیت جهان، در حدود یکصد میلیون نفر افزوده می‌شود.

بنابراین باید به رشد بیش از حد جمعیت توجه داشت.

در حال حاضر، در جهان، غذا به اندازه کافی تولید می شود.

کشورهای ثروتمند غذاهای زیادی تولید می کنند اما کشورهای فقیر به اندازه کافی غذا تولید نمی کنند.

انتقال غذا از کشورهای ثروتمند به کشورهای فقیر مشکل را کوتاه مدت حل می کند، اما دراز مدت نیست.

کشورهای فقیر باید امکان تغذیه مردم خود را داشته باشند، رشد جمعیت خود را کنترل کنند، از تکنولوژی پیشرفته بهره گیرند و برنامه های آموزشی و بهداشتی خود را گسترش دهند.

در سالهای پیش از 1800 میلادی، بر روی زمین، کمتر از یک میلیارد انسان زندگی می‌کرد.

غذا در مزرعه های کوچک تولید می شد.

امروزه تغییرات زیادی در تکنولوژی و روشهای مورد استفاده در کشاورزی ایجاد شده تا بتوانند پاسخگوی بیش از 5 میلیارد جمعیت جهان باشد تغییرات ایجاد شده در روشهای کشاورزی عبارتند از: 1- اختصاص دادن زمینهای بیشتر به کار کشاورزی 2- انواع ماشینهای کشاورزی جدید 3- دگرگونی در روشهای حمل و نقل 4-استفاده بیشتر از انرژی 5- کاربرد بیشتر علم در کشاورزی شیمی کشاورزی علمی است که تغذیه گیاهان و جانوران را مورد بررسی قرار می دهند.

این شاخه از علم شیمی- کوشش دارد راههای تازه ای برای تولید غذای بیشتر با هزینه کمتر، زحمت کمتر و مصرف منابع اولیه کمتر پیدا کند.

گیاهان علاوه بر هوا و آب، به غذا نیاز دارند.

غذای گیاهان از خاک تأمین می شوند.

هنگامی که یک بوته سبز را از زمین مرطوب بیرون می کشید، تکه هایی از خاک را متصل به ریشه های گیاه ملاحظه می کنید.

بنابراین، همیشگی فیزیکی خاک با ریشه‌های گیاه بسیار زیاد است.

آنچه که به چشم نمی آید، همبستگی شیمیایی بین ذره های خاک و ریشه گیاه است.

خاک با فراهم آوردن نیازهای گیاه به رشد آن کمک می کندو خاک را می توان به یک أزمایشگاه کاملاً مجهز تشبیه کرد.

تقریباً همه عضوهای شناخته شده در خاک وجود دارند.

خاک مخلوطی از مواد معدنی، مواد آلی، آب و هواست.

خاک در بخش بالایی خود، نسبت به بخش زیرین، از مواد آلی بیشتری برخوردار است.

منبع مواد الی، فضولات جانوری و مواد حاصل از نجزیه و فساد گیاهان است.

منبع اصلی مواد معدنی، سنگهای موجود در زیر خاک است.

این سنگها در اثر سرد و گرم شدن و مجاورت با هوا (هوازدگی) خرد می شوند.

وقتی آب و هوا بر مواد معدنی موجود در خاک یا سنگ اثر می گذارند و اجسام جدیدی می آورند، یک فرآیند شیمیایی انجام شده است.

کلرخانه های تولید انرژی سبز آیا می دانید که گیاهان سبز برای شما و در واقع، برای همه جانوران چه اندازه اهمیت دارند؟

اگر گیاهان سبز وجود نداشتند ما جانوران نمی توانستیم به زندگی خود ادامه دهیم، گیاهان سبزی می توانند از اب و دی اکسید کربن غذا بسازند.

از این رو، جانوران به گیاهان نیازمندند.

واکنشهایی را که در آنها یک گیاه از دی اکسید کرین، نور خورشید، آب و کلروفیل استفاده می کند تا قند و اکسیژن بسازد، فوتوسنتز می نامند.

گیاهان سبز با استفاده از انرژی خورشید می توانند آب و دی اکسید کربن را به گلوکوز و اکسیژن تبدیل کنند + در برگ سبز گیاهان ماده ای موسوم به کلروفیل وجود دارد.

کلروفیل سبز رنگ است و چون مقدار آن زیاد است، برگها سبز دیده می شوند.

کلروفیل با استناد از انرژی خورشید، را به (H) و (O) تجزیه می کند، شیمیدانها آن را نور کافت یعنی تجزیه به وسیله نوری مانند.

ملکولهای هیدروژن حاصل از تجزیه آب به ملکولهای دی اکسید کربن گرفته شده از هوا افزوده می شوند و آنها را به قند تبدیل می کنند.

اکسیژن حاصل از تجزیه آب به عنوان محصول فرعی آزاد می شود.

با این همه اگر کلروفیل، و را در لوله آزمایش قرار می دهیم و نور خورشید را بر آن بتابانیم، واکنش فوتوسنتز انجام نخواهد شد.

در حال حاضر برگ سبز گیاهان تنها مکانی است که فوتوسنتز در آن انجام می شود.

کشف اسرار فوتوسنتز هنوز کامل نشده است.

دانشمندان همچنان به پژوهشهای خود در این راه ادامه می دهند، زیرا باید به پرسشهای زیادی پاسخ بگویند.

منحصرهای ضروری برای رشد گیاهان: در سال 1860، دانشمندان دریافتند که می توانند گیاهان را در محلولهایی شامل چند چند نمک معین کشت کنند.

کشت گیاهان در محلول را کشت آبی می نامند.

با استفاده از این روش، توانسته اند مواد معدنی مورد نیاز برای رشد گیاه را تعیین کنند.

در حدود یکصد عنصر در تشکیل پوسته زمین مشارکت دارند.

از این میان، گیاهان تنها به تعدادی محدودی منحصر نیاز دارند که علاوه بر کربن، هیدروژن و اکسیژن، مهمترین آنها نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K) و کلسیم (Ca) است.

بدون این عنصرهای اساسی، گیاه نخواهد توانست به اندازه کافی رشد داشته باشد.

هیچ عنصر دیگری نمی تواند جای این عنصرها را بگیرد.

این عنصرها به طور مستقیم در غذای گیاه وجود داشته باشند.

کودها: بعضی از عنصرهای موجود در خاک، به آسانی به وسیله گیاه جنوب و مصرف می شوند.

اگر نیتروژن، پتاسیم، فسفر و دیگر عنصرهای مورد نیاز گیاه در خاک موجود نباشد، گیاه در آن خوب رشد نخواهد کرد.

کشاورزان می گویند: آنچه را که از خاک گرفته اید، باید به آن باز گردانید.

آنان آنچه را که به خاک می افزایند تا به رشد گیاه کمک کند، کد می نامند.

چگونه نیتروژن به خاک باز می گردد؟

گیاهان نیتروژن خاک را می گیرند و مصرف می کنند.

هنگامی که از یک مزرعه چندین سال متوالی استفاده شد.

نیتروژن از دست رفته باید به خاک باز گردانده شود.

کشاورزان اغلب این کار را با افزودن کود انجام می دهند.

هوا، یعنی منبع پایان ناپذیر نیتروژن، را احاطه کرده است.

جو زمین را گاز نیتروژن تشکیل می دهد.

چرا کشاورزان کودهای نیتروژن دار را با قیمتهای نسبتاً بالا می خرند، ولی گاز نیتروژن را با پمپ به درون زمین وارد نمی کنند تا آنچه از دست رفته جبران شود؟

پاسخ شیمی و نیتروژن نهفته است.

این گاز به صورت ملکولهای وجود دارد.

فعالیت شیمایی این ملکولها کم است و به سختی با دیگر مواد شیمیایی ترکیب می‌شوند.

این گاز کم اثر را باید به ترکیبی تبدیل کرد که گیاهان بتوانند از آن استفاده کنند.

این کار در کارخانه های تهیه کود شیمیایی انجام می شود.

در واقع، طبیعت نیز همین کار را انجام می دهد.

برای تبدیل گاز نیتروژن به ترکیبهای نیتروژندار محلول در آب و قابل استفاده به وسیله گیاه، سه راه طبیعی وجود دارد.

این راهها را «تثبیت نیتروژن» می نامند.

باکتریهای تثبیت کننده نیتروژن:باکتریهای زیادی در خاک زندگی می کنند.

بعضی از این باکتریها، مانند آز و باکتر می توانند گاز نیتروژن را به پروتئین تبدیل کنند.

این پروتئین بوسیله باکتریهای دیگر تجزیه می شود و گیاهان، مواد حاصل از تجزیه پروتئین را از طریق ریشه های خود جذب می کنند.

بر روی ریشه گیاهانی مثل لوبیا، باقلا، نخود و یونجه، غده هایی وجود دارد که نوعی باکتری در آنها رشد می کند.

این باکتری می تواند نیتروژن هوا را به طور مستقیم به نیتروژن قابل جذب به وسیله گیاهان تبدیل کند.

این فرآیند را تثبیت نیتروژن می نامند.

تثبیت نیتروژن از این راه به اندازه ای مؤثر است که کشاورزان ابتدا یونجه می کارند و سپس زمین را شخم می زنند تا خاک مواد غذایی کافی برای کشت بعدی را به دست آورد.

استفاده از مواد شیمیایی برای حفاظت از گیاهان:کشت مواد غذایی پیوسته با خطر رو به دوست.

دانشمندان وقت و پول فراوان برای افزایش تولید، مصرف می کنند.

در این راه، شیمی نقش پر اهمیتی به عهده دارد.

فرآورده های کشاورزی مورد حمله حشره ها، خلزون، کرم خاکی و جانواران دیگر که از گیاهان به عنوان غذا استفاده می‌کنند، قرار می گیرند.

باکتریها و قارچها نیز ممکن است از گیاهان تغذیعه کنند و موجب بیماری آنها شوند.

علف هرزه های فضای مورد نیاز گیاهان را اشغال می کنند و در غذا و آب با آنها شریک می شوند.

برای کمک به کشاورزان، در مبارزه با این آفتها، باید از مواد شیمیایی ویژه، موسوم به آفت کش استفاده کرد.

مبارزه با حشره های زیان آور: بسیاری از حشره های مانند زنبور عسل در زندگی گیاهان نقش حیاتی به عهده دارند.

زیرا گرده گیاهان به گیاه دیگر منتقل می کنند.

اما حشره های دیگر نیش می زنند، می مکند و می جوند.

به گیاهان و جانواران کشتزار زیان وارد می سازند.

از این رو کشاورزان باید با آنها مبارزه کنند.

ذرت یکی از حشره کشهای بسیار مؤثر است.

در جنگ جهانی دوم، برای حفاظت سربازان از شپش به بازار آمد.

بعد از جنگ «د د ت» برای مبارزه با حشره های بیماری زا، مانند پشه و حشره های آفت زا در گیاهان استفاده شد.

میلیونها انسان به کمک «ددت» و ترکیبهای مشابه آن، از مرگ نجات یافتند.

بعد، گرفتاری آغاز شد.

ماهیها مردند و تعداد پرندگان رو به کاهش گذاشت.

تحقیق نشان داد که «ددت» بوسیله نسوج چرب جانوران جذب می شود و آنها را مسموم می کند.

«ددت» ترکیب پایداری است.

همراه با آب باران به رودخانه، دریاچه ها و دریاها وارد می شود.

میلیاردها موجود زنده موسوم به «فیتوپلانکتون» در نزدیکی سطح آب زندگی می کنند.

این جانداران به آب، دی اکسید کربن، مواد غذایی و نور (انرژی) خورشید نیاز دارند.

از این طریق «ددت» وارد اندام آنها می شود، جانوران کوچک دیگری موسوم به ذئوپلانکتون، از فیتوپلانکتونها تغذیه می کنند.

زئوپلانکتونها به نوبه خود بوسیله ماهیهای کوچک خورده می شوند و الی آخر.

ماهیها توسط پرندگان و انسان صید می شوند.

«ددت» یک سم است.

بعضی از پرندگان برای ادامه زندگی از ماهی به عنوان غذا استفاده می کنند.

پوسته تخم این پرندگان در اثر ددت بسیار نازک می شود و پیش از آنکه پرنده کوچک بتواند متولد شود، می شکند و به این ترتیب نسل این پرندگان به خطر می افتد.

به این علت و همچنین به علت اثرهای ناشناخته ای که ددت می توانست بر زندگی انسانها باقی گذارد، مصرف آن ممنوع شد.

اما بعضی از کشورهای فقیر، هنوز هم از آن استفاده می کنند.

کشورهایی که مصرف ددت را ممنوع کرده اند به جای آن از حشره کشهای فسفر دار استفاده می کنند.

این حشره کشها سریع تر از ددت تجزیه می شوند و از بین می روند، اما سمیت آنها برای انسان بسیار زیاد است.

کشاورزان به هنگان استفاده از آن باید دقت فراوان داشته باشند.

سمیت این حشره کشها خیلی بیشتر از ددت است.

در جستجوی حشره کشهای تازه:انسان در استفاده از حشره کشها متوجه یک خطر شد.

این مواد تنها حشره های موذی را مسموم نمی کنند، بلکه به دیگر جانوران نیز آسیب می رسانند.

دشواری دیگر در مورد حشره کشها، مقاوم شدن حشره هاست، وقتی یک حشزه کش تازه به بازار می آید، مقدار بسیار کمی از آن بیشتر حشره ها را می کشد، اما پس از آنکه چند سال از این حشره استفاده شد، مقادیر بیشتری از آن برای کشتن حشره ها لازم خواهد بود.

بعضی از حشره ها که مقاوم ترند، در اثر این حشره کش از بین نمی روند.

این حشره ها آغاز به تولید مثل می کنند و پس از مدت کوتاهی جمعیت آنها دوباره مانند اول خواهد بود.

منتها این بار همه در برابر این حشره کش مقاومند.

کشف روشهای شیمایی و بیوشیمیایی جدید به کاهش مصرف حشره کشها کمک کرده است.

استفاده از فرومونها: (Pheromones) جانوران و حشره ها ترکیبهایی از خود پراکنده می سازند که اعضای دیگر همان خانواده در برابر آن واکنش نشان می دهند.

این ترکیبها را فرومون می نامند و آگاهی دهنده اند، یعنی مثلاً جنس مخالف را برای تولید مثل خبر می کنند.

امروز برای کنترل حشره ها از این ترکیبها استفاده می شود.

برای مثال، از این روش برای کنترل جمعیت پروانه های وحشی که همه ساله زیانهای فراوان به درختان وارد می سازند، استفاده می شود.

نوع ماده پروانه وحشی فرومونی از خود منتشر می سازد که پروانه نر را جذب می کند.

شیمیدانها ساختار این فرومون را مطالعه کرده اند و توانسته اند آن را از ترکیبهای ساده تر بسازند.

برای کاهش جمعیت پروانه های وحشی، یک راه این است که مقدار کمی از این فرومون مصنوعی را در یک «دام» که مقداری ماده چسبنده دارد، قرار می دهند.

پروانه نر به سوی فرومون جذب می شود.

به ماده چسبنده می چسبد و می میرد.

راه دیگر این است که تعداد پروانه های به دام افتاده را در هر روز بشمارند.

و هنگامی تعداد آنها به مرز خطرناک رسید، برای کاهش جمعیت آنها از حشره کشهای مناسب استفاده می کنند.

در این روش، تنها هنگامی از حشره کش استفاده می شود که ضرورت داشته باشد.

علف هرزکشها:علفهای هرز آب و غذای مورد نیاز گلها و سبزیجاتی را که کاشته اند، مصرف می کنند.

برای مبارزخه با علفهای هرز شیمیدانها انواع و اقسام علف هرز کش تهیه کرده اند.

علف هرزکشها همه گیاهان سبز را از بین می برند.

بهترین علف هرزکشها ترکیبی است موسوم به پاراکات.

این ترکیب علف هرزکش سودمندی است زیرا گیاهان را در اثر تماس از بین می برد.

سپس به سرعت تجزیه می شود.

و اثر زیان آور آن از بین می رود.

بوسیله آن می توان علفهای هرز کشتزار را پیش از بذر افشانی گیاه اصلی، از بین برد.

پاراکات برای جانوران و همچنین انسان بسیار خطرناک است.

بنابراین، در مصرف و نگهداری آن باید دقت فراوان داشت.

قارچ کشها: پس از آنکه گیاهان در برابر حشره ها و علف هرزها محافظت شدند، باز هم مزرعه دارها خیالشان آسوده نخواهد بود.

بیماریهای قارچی نیز بسیاری از گیاهان را مورد حمله قرار می دهند و به سرعت گسترش می یابند.

بیماریهای قارچی از راه پرورش گیاهان که می توانند در برابر قارچها مقاومت کنند، تحت کنترل در آورده اند.

از مواد شیمیایی ویژه، موسوم به قارچ کش استفاده شده است.

برای مثال، قارچ سیب زمینی با افشاندن مخلوطی از محلول سولفات مس II و هیدروکسید کلسیم در آب کنترل می شود.

قارچها نیز ممکن است در برابر قارچ کشها مقاوم شوند.

دانشمندان کشاورزی، روزهایی را پیش بینی می کنند که بسیاری از فرآورده های کشاورزی تحت کنترل دقیق خواهند بود.

هکتارها زمین به شکل گلخانه جانشین زمینهای غیر قابل کشت خواهد شد و غذاهای بهتر با قیمتهای مناسبتر تولید می شود.

خطر از میان رفتن فرآورده ها به حداقل کاهش خواهد یافت.

زیرا آفتهای کشاورزی عملاً دیگر وجود نخواهد داشت.

زیست شناسها، شیمیدانها، فیزیکدانها و بسیاری از اشخاص دیگر که در زمینه علوم جدید کار می کنند، مشغول مطالعه بر روی روشها و تکنیکهای تازه در کشاورزی هستند.

روشهای کشاورزی قدیمی نمی توانند غذای مورد نیاز، با کیفیت مناسب را که پاسخگوی رشد جمعیت جهان باشد، فراهم آورند.

کشاورزی بدون استفاده از مواد شیمیایی: برخی از فروشندگان، تبلیغ می کنند که فرآورده های آنها بدون استفاده از مواد شیمیایی پرورش یافته اند.

منظور این است که در کشت و پرورش این فرارورده ها، از مواد شیمیایی مصنوعی (نظیر کودهای شیمیایی و آفت کشها) استفاده نشده است.

زیرا این مواد زیان آورند.

به هر حال این امکان وجود دارد که مقادیر ناچیزی از کودها و آفت کشها در سطح فرآورده های غذایی تولید شده باقی بماند.

بنابراین، همه میوه ها و سبزیجات باید، پیش از مصرف، به خوبی شسته و تبخیر شوند.

بازده کشتزارهایی که به صورت طبیعی کشت می شوند، کمتر از بازده کشتزارهایی است که از مواد شیمیایی استفاده می کنند.

یعنی غذایی که به صورت طبیعی تهیه می‌شود، گرانتز از غذایی است که با استفاده از مواد شیمیایی به عمل می آید.

دلایلی در تأیید استفاده از مواد شیمیایی در کشاورزی و در مخالفت با آن ابراز می‌شود.

پاسخ ساده ای برای آنها وجود ندارد.

شاید بهتر باشد که کشاورزان را، تا آنجا که ممکن است، به استفاده از روشهای طبیعی تشویق کنیم.

شیمیدانها و زیست شناسها باید کودهای شیمیایی مناسب و آفت کشهایی تهیه کنند که به رشد کشاورزی کمک کنند، ارزان باشند و برای محیط زیست آلودگی ایجاد نکنند.

شیمی و محیط زیست یکی از بحرانهای امروزی که آن را بیشتر زاییده گسترش تکنولوژی و پیشرفتهای صنعتی و کشاورزی می دانند، آلودگی محیط زیست است.

منظور از محیط را می توان آب، هوا، خاک و موجودات زنده دانست حادترین مسائل امروزی مربوط به منابع آلوده کننده ای است که بوسیله اعمال کنترل نشده انسان، وارد محیط زیست می شود.

گرچه در مقیاس محدود، برخی منابع طبیعی آلوده کننده محیط زیست مانند پخش گرد و خاک در هوا، نشت گاز متان از معادن و مردابها، و یا خروج گاز دی اکسید گوگرد از دهانه آتشفشانها وجود دارند، اما اندازه این مواد نسبت به کل جو کره زمین ناچسط است و فرآیندهای طبیعی طوری عمل می کنند که این گونه مواد در این نسبتها پخش و تجزیه شوند و عنصرهای اولیه آنها به طبیعت برگردند.