سیگما

جابجایی و حمل مواد خطرناک زیستی

·         هر ماده‌ی خطرناک زیستی که بین دو آزمایشگاه یا ساختمان جابجا می‌شود، باید به همان گونه‌ای که در آزمایشگاه حمل می‌شود، حمل شود تا از پخش ماده در محیط جلوگیری شود.

·         محفظه‌های حمل و نقل باید توسط نماد خطرناک زیستی و خصوصیات مواد داخلشان برچسب گزاری شوند.

تمیز کردن مواد خطرناک زیستی

·         بسته‌ی لوازم مخصوص پخش شدن مواد باید در آزمایشگاه موجود باشد.

·         هرگونه لباس احتمالا آلوده باید در کیسه‌ی زباله‌ی مخصوص خطرات زیستی برای قرار دادن در اتوکلاو قرار داده شود. اگر ماده پخش شده خارج از اتاقک ایمنی زیستی باشد، آزمایشگاه باید بلافاصله تخلیه شود.

·         اگر ماده پخش شده داخل یک سانتریفوژ است، به محض مطلع شدن از پخش ماده، سانتریفوژ باید بسته شود. در ضمن، رتور (Rotor) و تجهیزاتش باید در صورت امکان به یک BSC منتقل شوند.

·         اگر ماده پخش شده در داخل یک اتاقک ایمنی زیستی قرار دارد، نیازی به تخلیه محل نیست، البته اتاقک ایمنی زیستی باید به انجام کار ادامه دهد.

·         دست و هر قسمت آلوده از پوست باید توسط آب و صابون شسته شود.

·         به هر کسی که برای تمیز کردن مواد پخش شده نیازی نداریم باید هشدار داده شود تا از محدوده‌ی ماده‌ی پخش شده فاصله بگیرد. علایم باید در صورت ضرورت قرار داده شوند.

·         هر شی تیز آلوده باید از محوطه‌ی ماده‌‌ی پخش شده با استفاده از وسایل مکانیکی خارج شود (هرگز نباید این عمل با دست انجام شود). بعد از خارج کردن تمامی اشیای تیز، ماده‌ی ضدعفونی کننده باید به دقت در اطراف ماده‌‌‌ی پخش شده ریخته شود، با توجه به عدم پاشیده شدن مواد به اطراف. دستمال کاغذی می‌تواند برای جذب هرچه بیشتر ماده‌ی پخش شده مورد استفاده قرار بگیرد. انجام امور از خارج ماده‌‌‌ی پخش شده به سمت مرکز آن از پخش آلودگی جلوگیری می‌کند.

·         بعد از تمیز کردن داخلی، محوطه‌ی ماده‌ی پخش شده باید توسط ماده‌‌‌‌ی ضدعفونی کننده شستشو داده شود و حداقل به مدت 20 دقیقه خیس بخورد. (زمان مناسب تماس ماده ضدعفونی کننده و سطح برای تضمین ضدعفونی شدن کامل مهم است)

·         ماده‌‌‌‌ی ضدعفونی کننده می‌تواند توسط دستمال‌های کاغذی جمع آوری شود. خشک کردن پایانی باید توسط دستمال کاغذی تمیزی که آغشته به ماده‌ی ضدعفونی کننده شده انجام شود. کارکنان آزمایشگاه باید از ضدعفونی کردن تمام مواد مطمئن شوند مانند تجهیزات، دیوارها یا مناطق دیگرکه احتمالا توسط پاشیدن ماده‌ی پخش شده آلوده شده‌اند.

·         تمامی اضافات آلوده باید به روش درست دور انداخته شوند.

4.2 آتش

تمامی کارکنان باید با طرز استفاده و موقعیت کپسول‌های آتش نشانی آشنا باشند. اگر در هنگام کار با مواد خطرناک زیستی زنگ خطر آتش به صدا درآمد، روی تمامی بطری‌های مدیا (media)، سلول‌ها و غیره سرپوش بگزارید. با بستن در آزمایشگاه آنجا را ترک کنید و دستورالعمل گفته شده در مورد زنگ خطر آتش را انجام دهید.

5.2 آسیب دیدگی‌ها

اگر در معرض یک ماده خطرناک احتمالی قرار گرفتید (بریدگی، سرنگ، ایجاد سوراخ، خراش، گاز حیوانات و ...)، محل آسیب دبدگی را بلافاصله ضدعفونی شود و توسط آب و صابون شسته شود و سپس محل آسیب‌ دیدگی توسط باند استریل بسته شود. افراد آسیب دیده باید بلافاصله در طول ساعات عادی کار به بیمارستان و بعد از این ساعات به مرکز اورژانس منتقل شوند. تمامی حوادث باید به سرپرست محققین گزارش داده شود که بعدا آسیب دیدگی‌های جدی را به مامور امنیت بخش گزارش دهد.

6.2 مسئولیت‌ها

تمامی دانش‌آموزانی که ممکن است در تماس با مواد خطرناک زیستی قرار بگیرند باید این دستورالعمل را خوانده و اجرا کنند.

آنچه تحت عنوان ایمنی در آزمایشگاه خواندید دستورالعمل‌های لازم برای کار در یک آزمایشگاه استاندارد بود. در اکثر آزمایشگاه‌های ما در کشور چه در مدارس و چه در دانشگاه‌ها چنین دستورالعمل‌هایی یا وجود ندارند یا نادیده گرفته می‌شوند. امیدواریم که در آزمایشگاه‌های کشور شاهد اجرای دستورالعمل‌هایی این چنین باشیم و شما خوانندگان عزیز بدون توجه به امور جاری در آزمایشگاه‌های کشور نکات آمده در این دستورالعمل را به خوبی اجرا کنید.

  باتری‌ها، پیل‌ها، شیمی و ریاضی

  باتری‌ها منابع انرژی اضطراری خوبی هستند ولی لازم به دانستن یک سری اطلاعات ابتدایی برای استفاده مناسب از آن‌ها هست. باتری‌ها وسایل الکتروشیمیایی هستند. این وسایل دارای صفحات، عموما از جنس فلز و همچنین یک محلول یا ترکیب مرطوب میان صفحات هستند. یک واکنش شیمیایی زمانیکه باتری در حال تخلیه شدن (DisCharge) هست در باتری روی می‌دهد که تولید یک جریان از الکترون‌ها از قسمت منفی یک صفحه به قسمت مثبت صفحه‌ی دیگر می‌کند.

  در حقیقت یک واحد تک از یک باتری پیل یا سلول نامیده می‌شود. یک باتری به این دلیل باتری خوانده می‌شود زیرا یک سری (Battery) از پیل‌ها در کنار هم هست. هر پیل یک دامنه‌ی ولتاژ منحصر بفرد میان حالت شارژ و تخلیه یا همان دشارژ دارد که توسط طبیعت الکتروشیمیایی فلزهای بکار رفته و واکنش‌هایی که درون محلول، ژل، پودر مرطوب و غیره میان صفحات روی می‌دهد تعیین می‌شود.

  بعضی از باتری‌های غیرقابل شارژ شامل مواد شیمیایی دیگری هستند برای جذب محصولات فرعی واکنش‌های شیمایی که الکترون‌ها را حرکت می‌دهند. این روند برای یک باتری قلیایی (alkaline) هست که باعث می‌شود طول عمر این باتری‌ها بیشتر شود و قیمت بیشتری نسبت به پیل‌های استاندارد کربن/روی داشته باشد. این نوع باتری مقدار اضافی مواد شیمایی برای جذب محصولات فرعی قبل از مسموم شدن باتری دارد. یکی از این نوع مواد شیمایی منگنز دی‌اکسید است که قسمت بیشتر پودر مرطوب مشکی درون یک باتری پیلی خشک معمولی را شامل می‌شود.

  بعضی پیل‌ها، باتری‌هایی هستند که می‌توانند دوباره شارژ شوند. در این حالت یک منبع انرژی به سیستم اصلی متصل شده که واکنش شیمیایی را به عقب برمی‌گرداند و آرایش شیمیایی باتری را به همان حالت اولیه برمی‌گرداند. همه‌ی باتری‌ها نمی‌توانند دوباره شارژ شوند وسعی در شارژ دوباره‌ی باتری‌های غیر قابل شارژ می‌تواند امری کاملا خطرناک باشد، زیرا فشار در محفظه ایجاد شده و محفظه منفجر می‌شود.

  یک نمونه از باتری‌های قابل شارژ پیل سرب/اسید می‌باشد. در این باتری صفحات سرب و سولفوریک اسید استفاده می‌شوند و سولفات سرب در طی فرایند تخلیه، تولید و مصرف می‌شود. یک پیل ژلی معمولا یک باتری سرب/اسید است که ماده‌ای در محلول سولفوریک اسید دارد که ناصافی آن را کمتر یا آن را ژلی می‌کند. چون این باتری‌ها مشکل بیشتری با انتشار گرما و گاز دارند، این پیل‌های ژلی آرام‌تر از باتری‌های سرب/اسید معمولی شارژ می‌شوند.

  باتری سرب/اسید به صورت معمول در اتومبیل‌ها از سال 1915 استفاده می‌شود. این باتری‌ها شامل صفحاتی از سرب در محلول سولفوریک اسید در آب هستند. یک سری از صفحات سربی توسط سرب دی‌اکسید روکش شده‌اند. همزمان با تخلیه این نوع باتری، دو واکنش شیمیایی ایجاد می‌شود، یکی در آند که با اضافی الکترون‌ها تمام می‌شود و دیگری در کاتد که با کمبود الکترون تمام می‌شود. اگر یک سیم میان این دو برقرار شود، الکترون‌های اضافی از آند از طریق سیم به صورت یک جریان به سمت کاتد، جایی که الکترون‌ها برای تکمیل واکنش ناقص الکترونی لازم هستند، می‌روند.

  هدایت الکترون‌ها درون سیم توسط شیمی

  واکنش آند

  این واکنش بیان می‌کند که فلز سرب در آند با سولفوریک اسید یونیزه شده واکنش می‌دهد تا سولفات سرب، یون‌های هیدروژن در محلول و 2 الکترون اضافی تولید کند.

  واکنش کاتد

  این واکنش بیان می‌کند که سرب دی‌اکسید با سولفوریک اسید یونیزه شده و یون‌های هیدروژن موجود به همراه چند الکترون اضافی واگذار شده از آند توسط سیم، واکنش می‌دهد تا سولفات سرب و آب تولید کند.

  زمان شارژ شدن، این جریان الکترون به سمت عقب، برخلاف پتانسیل الکتریکی این واکنش‌ها رانده می‌شود و واکنش‌ها نیز در جهت برگشت یعنی تغییر سولفات سرب به سرب و سرب دی‌اکسید بر روی صفحات و برگرداندن سولفوریک اسید به محلول، الکترولیت مایع پیشرفت می‌کنند. چون سولفوریک اسید یک مایف بسیار چگال است، به همراه تغییر مقدار سولفوریک اسید در باتری، چگالی مایع نیز تغییر می‌کند. بدین‌سان یک روش برای نظارت شارژ، نظارت کردن بر چگالی نسبی یا چگالی مایع درون باتری نسبت به آب است.

  باتری‌های مدرن شامل فلز کلسیم درون سرب هستند تا تمایل برای تولید گاز هیدروژن در خلال شارژ کردن توسط الکترولیز آب در محلول الکترولیت را کاهش دهد. اگر میزان کافی فلز کلسیم موجود باشد، تولید گاز باتری به خوبی کنترل می‌شود بطوریکه پیل‌ها می‌توانند دست نخورده باقی مانده و نیاز آن‌ها برای تعویض آب به مقدار زیادی کاهش می‌یابد.

  نوع معمول دیگر باتری‌های قابل شارژ نوع NiCd است که بر پایه‌ی الکتروشیمی نیکل و کادمیم است. چون این دو عنصر شیمی متفاوتی دارند، ولتاژهای متفاوتی نیز دارند. پیل‌های خشک، پیل‌های سرب/اسید و پیل‌های NiCdهمگی ولتاژهای متفاوتی از حدود 1.3 volts تا حالت کاملا شارژ 2.1 volts تولید می‌کنند. باتری‌های NiCd عموما بصورت فیزیکی هم‌اندازه‌ی پیل‌های خشک کربن/روی هستند و در سایز‌های دوبل A و C و دیگر سایزهای معمول ساخته می‌شوند. ولی آن‌ها ولتاژ متفاوتی دارند که این نوع پایین‌تر است. معمولا این موضوع برای اکثر وسایل الکترونیکی که در مقابل انرژی داخلی لازم انعطاف پذیر هستند مشکلی به حساب نمی‌آید.

  تمامی باتری‌ها یا پیل‌ها دارای یک مقاومت و ظرفیت داخلی هستند. مقاومت داخلی مقدار آمپری که باتری می‌تواند بطور مطمئن تولید کند را تعیین می‌کند. ظرفیت در واحد آمپر/ساعت اندازه‌گیری می‌شود. ظرفیت به سادگی تعداد آمپرهایی را که باتری می‌تواند در یک سرعت تخلیه‌ی معقول برای آن باتری تامین کند و تعداد ساعت‌هایی که انتظار می‌رود تا این آمپرها را تامین کند، را بیان می‌کند.

حقیقت و تصویر باتریها

بیشتر باتری‌ها با توجه به ظرفیت الکتریکی برای سرعت تخلیه از 20 ساعت درجه بندی شده‌اند. یک باتری 20 آمپر/ساعت باید قبل از تخلیه کامل یک جریان 1 آمپری برای مدت 20 ساعت تولید کند.

بعضی باتری‌های کوچکتر مانند آن‌هایی که در رادیوهای کوچک ترانزیستوری مورد استفاده قرار می‌گیرند در واحد میلی آمپر/ساعت درجه بندی می‌شوند. البته این نیز همان مفهوم را دارد، فقط در این باتری‌ها به دلیل کارکرد سبک آن‌ها از میلی آمپر استفاده می‌شود. این واحد به صورت ma/Hr نمایش داده می‌شود که برای مثال1200ma/Hr معادل با 1.2amp/Hour می‌باشد.

یک باتری کوچک ماشین استادارد حدود45amp/Hour است. این بدان معنا است که این باتری می‌تواند بیش از 2 آمپر را برای 20 ساعت تامین کند. یک باتری نباید در یک آمپر بالاتر تخلیه شود یا بیشتر از درجه‌ی آمپر/ساعت باتری از آن انتظار تامین آمپر داشت. البته آمپرها را به 10 قسمت تقسیم می‌کنند تا بتوانند از حداکثر ظرفیت باتری استفاده کنند. در حالتی که یک باتری 45amp/Hour داریم به این معنا است که نباید از باتری تقاضای تامین بیشتر از حدود 4 آمپر را در بهترین حالت داشته باشیم.

با باتری‌های بزرگ به درستی رفتار کنید

یک باتری ماشین می‌تواند تا 300 آمپر را تامین کند اگر در مدار کوتاه (مداری با مقاومت خیلی کم=short circuited) بسته شود! این حالت بسیار خطرناک است. گرمای اضافی ممکن است ایجاد شود، مقدار زیادی گاز خروجی ایجاد می‌شود، صفحات ممکن است بیش از اندازه گرم شوند و تاب بردارند و در نهایت باتری خراب شود. البته این اتفاق دقیقا زمانی که شما ماشین را روشن می‌کنید اتفاق می‌افتد. دلیل اینکه باتری سالم می‌ماند این است که بار سنگین روشن کردن ماشین در زمان خیلی کوتاهی اتفاق می‌افتد. زمان حمل باتری‌ها و معلق نگه داشتن آن‌ها با چنگک بسیار مراقب باشید. کم کردن قطب‌های مدار یک باتری بزرگ می‌تواند بسیار خطرناک باشد.

اینکه باتری به اندازه‌ای قدرت دارد که می‌تواند شما را چندین بار توسط برق بکشد، هیچ ارزشی ندارد! دلیل این امر مقاومت پوست است. نیاز به 48 ولت می‌باشد تا بتواند مقاومت پوست بدن شکسته شود و برق در مایعات بدن جریان پیدا کند. حتی پوست مرطوب نیز در ولتاژهای پایین مقاومتش را از دست نمی‌دهد. به همین دلیل است که شما می‌توانید به سیم متصل شده به باتری دست بزنید و در اکثر موارد دچار برق گرفتگی نشوید، ولتاژ بسیار پایین است برای اینکه به داخل بدن نفوذ کرده و باعث آسیب شود. البته شما باز هم باید مراقب وسایل دارای کاربرد الکتریکی سنگین بدون توجه به ولتاژ آن‌ها باشید.

این امر که از یک باتری در حالتیکه درجه‌ی آمپر/ساعت آن به 6 یا 4 و یا حتی 3 بخش تقسیم شده است استفاده کنیم کاملا منطقی است. بنابراین یک باتری 45amp/Hour می‌تواند برای تامین انرژی یک وسیله که 10 تا 12 آمپر انرژی نیاز دارد مورد استفاده قرار گیرد. ولی انتظار نداشته باشید که چهار ساعت دوام داشته باشد. تقاضای جریان بیشتر از باتری سبب ایجاد شکست‌های بیشتر در مقاومت داخلی برای بالا رفتن می‌شود و تمام ظرفیت باتری قبل از تخلیه‌ی کامل آن در این درجات بالاتر، کمتر می‌شود. برای مثال انرژی بیشتری برای افزایش دما ضایع می‌شود.

بنابراین اگر شما درجه‌ی آمپر/ساعت باتری را با توجه به جریان باری که قرار است از آن بکشید تنظیم کنید می‌توانید تخمین بزنید که چه مقدار دوام خواهد آورد. اگر شما درجه‌ی آمپر/ساعت باتری را به 20 بخش تقسیم کنید، می‌توانید بفهمید که چه مقدار جریان می‌تواند تامین کند و با توجه به درجه‌ی ظرفیتش همچنان باقی بماند. اگر درجه‌ی آمپر/ساعت یک باتری را به 4 بخش تقسیم کنید، می‌توانید حداکثر جریانی که انتظار دارید آن باتری تامین کند را تخمین بزنید و همچنین یک عمر متوسط منطقی قبل از تخلیه کامل از آن انتظار داشته باشید.

باتری‌های موتورسیکلت برای امور در حال حمل مناسب هستند. یک نوع معمولی از آن در 12 آمپر/ساعت درجه بندی می‌شود. این بدان معنا است که می‌تواند نصف آمپر را برای شما تامین کند و به راحتی برای 24 ساعت کار کند. نباید از این باتری انتظار تامین بیشتر از 3 آمپر را داشت.

یک مزیت باتری‌های موتورسیکلت این هست که آن‌ها دارای سرپوش‌های پیچ بر روی پیل هستند. این پیل‌ها همواره برای آزمایش و  بررسی قابل دسترس هستند و آن‌ها کمتر سر ریز می‌کنند و در هنگام حمل نیز در مقابل ترشح روغن یا مایعات و ریختن مایعات بر اثر واژگونی مقاوم‌تر هستند.

زمانی که از باتری موتورسیکلت مشابه با آنچه گفته شد تقاضای تامین انرژی تجهیزاتی با نیاز به 6 آمپر را می‌کنیم باتری خفه یا خاموش می‌شود، ولتاژ به شدت افت می‌کند و نیروی خارجی از تجهیزات کم می‌شود. برای درجه‌ی تخلیه‌ی شش آمپر، چیزی بیشتر شبیه یک باتری 28-32 آمپر مناسب است.

یک شکل استفاده از شیمی

شیمی نساجی اصولا یکی از انواع کاربردهای شیمی محسوب می‌شودو شیمی نساجی شاخه‌ای بسیار تخصصی هست که از قوانین مقدماتی شیمی برای فهم مواد نساجی و بهبود کاربردی و زیبایی اجناس مرغوب و مفید استفاده می‌کند. اگر بخواهیم چند نمونه از کاربرد مواد نساجی را مثال بزنیم، می‌توانیم البسه، موکت و فرش، الیاف لاستیک، بافت نخ، اثاثیه و لوازم خانگی (مانند پرده و مبل و ...) و کیسه‌های هوا را نام ببریم.

بعضی از شیمیدان‌های نساجی کمتر به سمت فرایندهای تولید صنعتی گرایش دارند و بیشتر بر روی فناوری الیاف تمرکز دارند. مطالعه‌ی شیمی نساجی با آگاهی از اطلاعاتی از الیاف _طبیعی و مصنوعی_ شروع می‌شود. به دلیل اینکه الیاف مصنوعی یکی از بخش‌های مهم صنعت نساجی امروز هستند، این شاخه شامل افراد بسیاری می‌شود که مانند شیمیدان‌های پلیمر آموزش دیده‌اند. همچنین تعامل میان شیمی نساجی و علم مواد نیز در حال افزایش است. شیمی نساجی شامل کاربرد شیمی سطح برای فرایند تمیز کردند و بهسازی مواردی نظیر رنگرزی و پرداخت می‌شود. همچنین این رشته شامل شیمی آلی در سنتز و فرمولبندی محصولات در این فرایندها می‌شود.

پویایی

"از قدیم، شیمیدان‌های نساجی به گونه‌ای آموزش داده می‌شوند که فهمی عمیق از ساختار و خواص الیاف طبیعی و مصنوعی داشته باشد." این گفته‌ی نورمن نمروف (Norman Nemerov)، استاد شیمی در دانشگاه نساجی و علوم فیلادلفیا می‌باشد. او می‌گوید: "آن‌ها همچنین رفتارهای اصولی شیمیایی را، که خواصی از نظیر قابلیت رنگرزی، طراوت بعد از شستشو و فشار پایا را بیان می‌کنند یاد می‌گیرند. ولی امروزه نیازهای جدیدی وجود دارد مانند قابلیت بازیافت. چیزی که ما دنبال آن هستیم این است که چگونه الیاف را در طول زمان تجزیه پذیر کنیم." او همچنین اضافه می‌کند: "و در یک زمینه‌ی نسبتا جدید که زیست نساجی (biotextile) خوانده می‌شود، الیاف برای سیستم‌های انتقال دارو فراوری می‌شوند."

"بافندگی، رنگرزی و پرداخت لباس یک هنر باستانی است، ولی همچنین یک علم مدرن است." این گفته‌ی فرد میلر (Fred Miller) نائب رییس کمپانی رنگرزی و ریسندگی Hickory است. جیم هاموند (Jim Hammond) یکی از شرکای ارشد در تحقیق و گسترش نایلون در DuPont (یک کمپانی شیمی) می‌گوید: "من اکثرا می‌گویم که اگر به یک سفر دو ساله دور دنیا بروم، اطلاعات من زمانی که برگردم منسوخ خواهد شد." میلر اضافه می‌کند: "این رشته جالب است زیرا هنوز هم چیزهای زیادی برای دانستن و یادگیری وجود دارد." بعد از سال‌های زیادی کار در این صنعت، هر دوی آن‌ها، هموند و میلر، هنوز هم کارشان را خلاقانه و بصورت منطقی چالش برانگیز می‌دانند.

فناوری قدیمی را به روز کنید

با اینکه فناوری‌های جدید بسیار زیاد شده‌اند، اکثر الیافی که معمولا اسفاده می‌شوند، مدت زیادی هست که در اطراف ما وجود دارند. ولی کار شیمیدان‌ها با این مواد معمولا بر روی بهسازی آن‌ها برای کاربردهای جدید متمرکز است.

سوشما کیچلو (Sushma Kitchloo) یک شیمیدان پلیمر در Globe Manufacturing، مسئول تولیدات جدید و عیب زدایی مشکلات مربوط به بهسازی پلیمرها است که می‌گوید: "ما بهسازی‌ها را تصویر سازی می‌کنیم، به تیم تولیدمان مشخصاتی می‌دهیم، درباره‌ی شرایطی که بر روی شیمی پلیمرهای فراوری شده تاثیر گذار است بحث می‌کنیم. بعد از اینکه تیم تولید، مقداری از ماده‌ی پلیمری را در واحد آزمایش صنعتی تولید کردند، ما تست‌های خواص فیزیکی را توسط تجهیزاتی نظیر Instron انجام می‌دهیم. ما همچنین از کروماتوگرافی گازی، کروماتوگرافی تراوش ژلی و IR و UV و تست ویسکوزیته برای مشخص کردن خواص پلیمر فراوری شده استفاده می‌کنیم."

توانایی میلر در تعامل میان الیاف و رنگرزی‌هایی که به آن‌ها رنگ و جلا می‌بخشد، است. بهسازی پلیمرهای سنتی نیاز به تطبیق فرایندهای شیمیایی برای کاربردهای در پایاب (downstream) مانند رنگرزی الیاف دارد. "برای سال‌های زیادی، تصور می‌شد الیاف استات نمی‌توانند توسط رنگزاهای نفتل رنگرزی شوند زیرا نفتل‌ها باید تحت شرایط بازی مورد استفاده قرار گیرند که الیاف مصنوعی استات را تخریب می‌کند." میلر می‌گوید: "ولی، با تغییر فرایند رنگرزی و رنگرزی الیاف در حمام اسید، ما تصوری را که غیرممکن بود را انجام دادیم. نوآوری و تغییرات می‌توانند ایجاد شوند زمانی که شما بفهمید که در حال انجام چه کاری هستید."

کار هموند متمرکز بر روی شیمی پلیمرهایی است که الیاف مصنوعی از آن‌ها ساخته می‌شوند. او در رابطه است با فهم شیمی پیچیده‌ در مورد تجزیه پذیری نایلون بنابراین او می‌تواند روش‌هایی باری جلوگیری از وقوع این امر پیدا کند. هموند توضیح می‌دهد: "اگر نایلون به صورت مناسب توسط مواد افزودنی برای کاهش تجزیه‌ی گرمایی، نوری و اکسیدی پایا نشود، مقاومت آن محصول در طول زمان کاهش می‌یابد و نمی‌تواند به صورت مناسب کاربرد داشته باشد." این امر به خصوص در الیاف نایلونی به کار رفته در چترهای نجات کاربرد دارد.

گاهی اوقات کاربرد‌های جدید برای الیاف شامل تغییر خود پلیمر نمی‌شود. کن ارهارت (Ken Ehrhardt)، مسئول فنی صنعت فیلامان (رشته) استات سلولز در Hoescht Celanese، توضیح می‌دهد که: "الیاف استات سلولز عمدتا در صنعت لباس برای مد و دوخت مورد استفاده قرار می‌گیرند، ولی Hoescht Celanese یک استات آنتی باکتریال که در پرده‌ها، دستکش‌های مورد استفاده در صنعت گوشت، بالش‌ها و لوازم رختخواب مورد استفاده قرار می‌گیرد را تولید کرده. این امر شامل تست عوامل ضد میکروبی و یافتن نوعی از آن که بیش از همه با الیاف استات سازگار است می‌شود."

علم ملموس

"در نساجی، شما با چیزی کار می‌کنید که می‌توانید در دستانتان نگه دارید و لمس کنید." این گفته‌ی ارهارت است که همچنین می‌گوید: "مهارتی که برای این رشته وجود دارد شامل فهم فرایند تولید، آشنایی با تست‌های فیزیکی الیاف، داشتن آگاهی از بافندگی و ریسندگی و فهم تحول یک محصول تا تبدیل آن به شکل یک پوشاک می‌شود."

ایجاد تخصص در رشته‌ی شیمی نساجی می‌تواند موقعیت‌هایی برای استفاده‌ی پویا و خلاقانه از شیمی ایجاد کند. یک شیمیدان نساجی علم ساختار آلی الیاف و مواد شیمیایی که برای بهسازی آن‌ها و ایجاد یک سری خواص شیمیایی، فیزیکی و زیبایی شناختی استفاده می‌شوند را به هم مربوط می‌سازد. اجماع اطلاعات نظری و کاربردی تولید هزاران ماده‌ی شیمیایی نساجی لازم برای تولید محصولات تجاری را امکان پذیز می‌سازد.

کار

شیمی نساجی عموما می‌تواند به 3 حوزه تقسیم شود: شیمی رنگرزی و پرداخت، شیمی الیاف و پلیمر، و یک حوزه‌ی جدیدتر که باعلم مواد نیز آمیخته است و شامل امتزاج مواد نساجی می‌شود. در تجارت نساجی، شیمیدان‌ها در R&D(تحقیق و تسعه : Research & Development)، توسعه‌ی تولید، بهسازی تولید، خدمات فنی، تست‌های محیط زیستی و عملیات رنگرزی و پرداخت فعالیت می‌کنند. به عنوان مثال امروزه با استفاده از فناوری نانو پارچه هایی ضد آب، ضد آلودگی و ضد آتش برای بهره مندی در انواع لباس کار  تولید می شوند.

موقعیت‌های کاری

کاربرد شیمی نساجی همواره در جهت تجارت و تولید بوده است. شیمیدان‌ها ممکن است در آزمایشگاه، واحد صنعتی، گروه‌های بین رشته‌ای، یا همراه با مشتریان برای یافتن نیازهای آن‌ها و توسعه‌‌ی تولیدات جدید فعالیت داشته باشند. به این دلیل که این تجارت بیشتر جهانی شده است، دانشمندان این رشته باید حاضر به مسافرت و سازگار شدن سریع با فرهنگ‌ها و بازارهای مختلف باشند.

محل‌های استخدام

شیمیدان‌ها عموما توسط شرکت‌های شیمیایی که پلیمرهای پایه‌ای (که از آن‌ها الیاف مصنوعی ساخته می‌شوند) را تولید می‌کنند، استخدام می‌شوند. آن‌ها توسط کارگاه‌های رنگرزی که الیاف، پارچه و موکت را رنگرزی می‌کنند استخدام می‌شوند. شیمی در تمامی زمینه‌ها مهم است، ولی زمینه‌ی فنی در بخش‌ شیمی پلیمر چالش برانگیزتر است نسبت به بخش‌های رنگرزی و پرداخت.

خصوصیات فردی

شیمیدان‌های نساجی عموما افرادی هستند که علاقه‌مند به تداخل میان علوم شیمی و قسمتی از مهندسی که مربوط به تجارت نساجی می‌شود هستند. آن‌ها از بهسازی و تکمیل پلیمرهای پایه‌ای لذت می‌برند و دست دارند که از اطلاعاتشان در مورد مواد برای حل مشکلات استفاده کنند.

تحصیلات و آموزش‌ها

بسیاری از شیمیدان‌ها در این شاخه مانند شیمیدان‌های پلیمر آموزش دیده‌اند. اگرچه دانشگاه‌های متعددی به صورت تخصصی در مورد شیمی نساجی هستند اما مدرک نساجی الزاما شرط استخدام در این رشته نیست. کورس‌های مهم آموزشی شامل شیمی آلی، شیمی تجزیه، شیمی کلوییدی می‌شود. فهم فرایند تولید و آشنایی با مهندسی‌های شیمیایی از پیش شرط‌های مهم استخدام هستند.

کاری که الان می‌توانید انجام دهید

به این دلیل که شیمی نساجی رشته‌های علمی مرتبط بسیاری را در بر می‌گیرد، مهم است که دانشجویان این رشته با تجربه‌ی کورس‌های مختلف آموزشی دیدی وسیع بدست آورند. آشنایی با رشته‌ نساجی در زمان کار‌آموزی می‌تواند یک موقعیت تعیین کننده برای کار بعد از دانشگاه باشد.

جان نیولندز

جان نیولندز (John Newlands) یک شیمیدان انگلیسی بود که در سال 1865، 56 عنصر شناخته شده تا آن زمان را به 11 گروه بر اساس تشابه خواص فیزیکی تقسیم کرد.

نیولندز به این نکته پی برده بود که جفت عنصرهای مشابهی وجود دارند که اختلاف عدد اتمی آن‌ها ضریبی از عدد 8 می‌باشد. البته قانون هشتایی‌های او (law of octaves) به دلیل اینکه شبیه مقیاس نت‌های موسیقی بود، توسط افراد معاصر با او مورد تمسخر قرار گرفت. تا قرن اخیر که به دلیل نظریه پیوند والانس گیلبرت ن.لوییس (Gilbert N. Lewis’ valance bond theory) در سال 1916 و نظریه اوکتت یا هشتایی ایروینگ لانگمور (Irving Langmuir) در سال 1919 اهمیت حالت تناوبی عدد هشت مورد قبول واقع شد.

دیمیتری مندلیف

دیمیتری مندلیف (Dmitri Mendeleev)، شیمیدان روسی، اولین دانشمندی بود که جدولی تناوبی طراحی کرد بسیار مانند آنچه ما امروز استفاده می‌کنیم. مندلیف عناصر را در یک جدول بر اساس وزن اتمی، مطابق با مقدار تقریبی جرم مولی که امروزه شناخته شده است، تنظیم کرد. بعضی مواقع گفته می‌شود که او در سفرهای طولانی با قطار "کارت بازی شیمیایی" بازی می‌کرده است که از کارت‌هایی استفاده می‌کرده است که دارای نکات مختلف از عنصرهای شناخته شده بوده است. در 6 مارچ سال 1869 یک ارائه‌ی رسمی برای انجمن شیمی روسیه اجرا شد با عنوان وابستگی میان خواص اوزان اتمی عناصر. (The Dependence Between the Properties of the Atomic Weights of the Elements) جدول او در یک روزنامه گمنام روسی منتشر شد ولی به سرعت در سال 1869 در یک روزنامه آلمانی به نام Zeitschrift für Chemie (به فارسی: مجله شیمی) دوباره منتشر شد. این روزنامه عنوان کرده بود که:

1.     عناصر اگر بر اساس وزن اتمی‌شان مرتب شوند، یک تناوب آشکار از خواص را به نمایش می‌گزارند.

2.     عناصر مشابه با توجه به خواص شیمیایی آن‌ها یا دارای اوزان اتمی نزدیک به هم هستند (مانندPt، Ir، Os) یا به صورت منظم وزن اتمی‌شان افزایش می‌یابد (مانند K، Rb، Cs).

3.     آرایش عناصر یا گروه‌های عناصر بر اساس وزن اتمی، وابسته به یک خصوصیت آن‌ها به نام والانس است و همچنین با توجه به برخی فضاها وابسته به خواص شیمایی خاصه آن‌ها است؛ همانطور که در میان سری‌های Li، Be، Ba، C، N، O و Sn نیز مشابه است. (در اصل باید Li، Be، B، C، N، O و Fباشد)

4.     عناصری که به صورت گسترده پخش شده‌اند دارای اوزان اتمی کوچک هستند. 5.     دامنه‌ی وزن اتمی مشخصات عنصر را تایین می‌کند، همانند دامنه وزن مولکولی که مشخصات ساختاری ترکیب را مشخص می‌کند. 6.     ما باید انتظار کشف بسیاری از عناصر کشف نشده را داشته باشیم _ برای مثال، عناصر مشابه با آلومینیم و سیلیسیم _ که وزن اتمی آن‌ها می‌بایست بین 65 تا 75 باشد. 7.     وزن اتمی یک عنصر ممکن است گاهی اوقات توسط اطلاعات از عناصر مجاورش اصلاح شود. به این صورت وزن اتمی تلوریم می‌بایست مابین 123 و 126 باشد و نمی‌تواند 128 باشد. (این مساله بر اساس مکان تلوریم که بین آنتیموان و ید که دارای وزن اتمی 127 می‌باشد بیان می‌شود. البته موزلی بعدها مکان این عناصر را بدون تجدید نظر در مقادیر وزن اتمی توضیح داد)

8.     خواص مشخص عناصر می‌تواند توسط اوزان اتمی‌شان پیش بینی شود.

مزایای علمی جدول مندلیف

نقایص جدول مندلیف

·         جدول او دربردارنده‌ی هیچ یک از گازهای نجیب که بعدا کشف شدند نبود. این عناصر توسط سر ولیام رمزی (Sir William Ramsay) به عنوان گروه 0، بدون ایجاد هیچ اختلالی در مفهوم پایه‌ای جدول تناوبی اضافه شدند.

·         هیچ مکانی برای ایزوتوپ‌های عناصر مختلف که بعدا کشف شدند وجود نداشت.

·      مکان درستی برای هیدروژن در جدول نتاوبی در نظر گرفته نشده بود. هیدروژن هم می‌توانست در گروه فلزات قلیایی و هم در گروه هالوژن‌ها قرار بگیرد. به این صورت، قانون تناوبی دیمیتری مندلیف نمی‌توانست یک مکان مناسب برای هیدروژن در نظر بگیرد. 

تاریخچه جدول تناوبی عناصر بر می‌گردد به بیش از یک قرن تکامل در فهم خواص شیمیایی و و رسیدن به اوج با انتشار اولین جدول تناوبی حقیقی توسط دیمیتری مندلیف در سال 1869. به این دلیل کشف مندلیف در سطح بالایی نسبت به اکتشافات آن زمان از دانشمندنی چون آنتوان لاوازیه و استانیسلا کنیزارو قرار گرفت چون این دانشمند روسی به تنهایی ایده‌ی ساخت اولین جدول تناوبی واقعی به صورت منحصر بفرد را عملی ساخت.

این جدول به خودی خود نمایانگر قانون تناوبی است که بیان می‌کند خواص اگر عناصر بر اساس عدد اتمی مرتب شوند خواص آن‌ها بصورت تناوبی تکرار می‌شود. جدول برای نشان دادن مشترکات عناصر، آن‌ها را به ستون‌های عمودی (گروه‌ها) و ردیف‌های افقی (تناوب‌ها) مرتب می‌کند .

نظریات عنصری از عهد باستان

مردم از عهد عتیق بعضی از عناصر شیمیایی مانند طلا، نقره و مس را می‌شناختند زیرا این عناصر به صورت طبیعی در طبیعت یافت می‌شدند و نسبتا توسط وسایل ابتدایی به راحتی استخراج می‌شدند. البته، این تصور که تعداد محدودی عنصر وجود دارد که همه چیز از آن‌ها تشکیل شده‌اند از فیلسوف یونانی ارسطو نشأت می‌گیرد. حدود 330 سال قبل از تولد مسیح ارسطو بیان کرد که همه چیز از مخلوطی که از یک یا چند از چهار "ریشه" تشکیل شده‌اند (در اصل تعداد چهار از فیلسوف سیسیلی امپدوکلس گرفته شده بود)، ولی بعدها کلمه "عنصر" توسط پلاتو (Plato) جایگزین شد. چهار عنصر زمین، آب، هوا و آتش بودند. زمانیکه مفهوم عنصر به این گونه معرفی شد، نظریات ارسطو و پلاتو هیچ پیشرفتی در فهم عالم ماده بوجود نیاورد.

عصر روشنفکری

هینیگ براند (Hennig Brand) بر اساس آنچه ثبت شده اولین کسی است که یک عنصر جدید کشف کرد. براند یک تاجر ورشکسته آلمانی بود که تلاش می‌کرد سنگ جادو را کشف کند. (یک شی افسانه‌ای که تصور می‌شد می‌تواند فلزات عادی را به طلا تبدیل کند) او توسط تقطیر ادرار انسان آزمایشاتش را انجام می‌داده تا اینکه در سال 1649 او سرانجام یک شی درخشنده سفید مشاهده کرد که نامش را فسفر گذاشت. او کشف خود را مخفی نگاه داشت، تا سال 1680 زمانی که رابرت بویل (Robert Boyle) دوباره آن را کشف کرد و این ماده عمومی شد. این کشف و کشف‌ها دیگر این سوال را بوجود آورد که "عنصر" بودن یک ماده به چه معنا است.

در سال 1661 عنصر را به اینگونه تعریف کرد که ماده‌ای است که نمی‌تواند توسط واکنش شیمیایی به مواد ساده‌تر تجزیه شود. این تعریف ساده در واقع به مدت تقریبی 301 سال رایج بود (تا زمان انتشار مفهوم ذرات زیراتمی)، و حتی امروز نیز این تعریف در کلاس‌های مقدماتی شیمی تدریس می‌شود.

آنتوان-لارنت دِ لاوازیه

کتاب Traité Élémentaire de Chimie (شرح مقدماتی شیمی، سال 1789، ترجمه شده به انگلیسی توسط رابرت کر) از لاوازیه اولین کتاب درسی شیمی مدرن در نظر گرفته شده است. این کتاب شامل یک لیست از عناصر یا مواد است که نمی‌توانند تجزیه شوند، که شامل اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، فسفر، جیوه، روی و گوگرد می‌شود. این کتاب همچنین پایه‌ای برای لیست عناصر امروزی شکل داده است. لیست او، اگرچه همچنین شامل نور و کالری نیز می‌شده که او باور داشته است این مفاهیم اشیا مادی هستند. زمانیکه اکثر شیمیدان‌های مطرح زمان مطالب جدید که لاوازیه می‌گفت را قبول نمی‌کردند، کتاب شرح مقدماتی به قدری خوب نوشته شده بود که نسل‌های جوان‌تر را متقاعد کند. البته، به این دلیل که تعاریف لاوازیه تنها عناصر را به عنوان فلزات و غیز فلزات دسته بندی کرده بود، برای یک تحلیل کامل کافی نبود.

یوهان ولفگانگ دوبراینر

در سال 1817، یوهان ولفگانگ دوبراینر شروع به فرمول بندی یکی از اولین تلاش‌ها برای دسته بندی عناصر کرد. در سال 1828 او یافت که بعضی عناصر گروه‌هایی 3تایی را با خواص مشابه تشکیل می‌دهند. او نام این گروه‌ها را "سه تایی" (“triad”) گذاشت. بعضی از سه تایی‌ها که توسط دوبراینر دسته بندی شدند:

1. کلر، برم و ید

2. کلسیم، استرانسیم و باریم

3. گوگرد، سلنیم و تلوریم

4. لیتیم، سدیم و پتاسیم

در همه‌‌‌ی سه تایی‌ها، وزن اتمی عنصر دوم همواره دقیقا میانگین وزن اتمی عنصر اول و سوم بوده است.

دسته بندی عناصر

در سال 1869، مجوعا 63 عنصر کشف شده بود. با افزایش تعداد عناصر شناخته شده، دانشمندان شروع به شناخت الگوهایی برای طرز رفتار مواد شیمیایی و تدبیر روش‌هایی برای دسته بندی عناصر کردند.

Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois

Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois(20 ژانویه 1820- 14 نوامبر 1886) یک زمین شناس فرانسوی بود که برای اولین بار متوجه حالت تناوبی عناصر شد. (به نظر می‌رسید عناصر مشابه در فواصل معینی ظاهر می‌شوند اگر بر اساس وزن اتمی‌شان چیده شوند) او یک شکل اولیه از جدول تناوبی درست کرد، که آو آن را مارپیچ زمینی (telluric helix) نامید. به این شکل که عناصر در یک مارپیچ روی یک استوانه بر اساس افزایش عدد اتمی چیده شده بودند، De Chancortois مشاهده کرد که عناصر با خواص مشابه بصورت عمودی در یک خط قرار می‌گیرند. جدول او شامل چند یون و ترکیب به علاوه‌ی عناصر بود. مقاله‌ی او در سال 1862 منتشر شد اما بیشتر شامل اصطلاحات زمین شناسی بود تا شیمیایی و شامل یک نمودار نبود (در اصل نمودار را منتشر نکرد در صورتیکه نمودار نیز داشت)؛ یه عنوان یک نتیجه، این مقاله توجه کمی را به خود جلب کرد تا زمان تحقیق دیمیتری مندلیف.