تاریخ کشف کربنیک
شیمی یكی از علومی است كه هموراه در زندگی بشر دخالت كامل داشته و وارد و به اندازه كه تمدن كنونی بیشتر شود دخالت آن در شئون مختلف زندگی نیز زیادتر خواهد شد. ما در دنیایی زندگی می كنیم كه پر از مواد شیمیایی گوناگون است. بعضی از این مواد مانند آب كاملاً برایمان آشنا است اما بسیاری مواد دیگر وجود دارند كه چندان آشنا نیستند. واقعیت آن است كه ما از هر لحاظ با مواد شیمیایی روبرو هستیم. لباسی كه می پوشیم، غذایی كه مصرف می كنیم، كاغذی كه مطالب را روی آن می خوانیم همگی مواد شیمیایی به شمار می روند. علم شیمی از اجسام و خواص و ساختمان آنها و واكنشهایی كه آنها را به اجسام دیگر تبدیل می نماید بحث می

كند. طی هزاران سال، دانش شیمی تنها منحصر به تهیه اكسیرها، عطرها و جوهر های پاره ای از فلزات بود. یونانیان قرن پنجم كه همواره در صدد پی بردن به رموز و اسرار طبیعت بودند آب را كه مایه حیات سایر موجودات است عنصری ساده می پنداشتند حال آنكه آب تركیبی از دو عنصر ساده اكسیژن و هیدروژن است.
فكر اولیه وجود عناصر ساده ابتدا از امپدوكل و سپس از ارسطو می باشد. ارسطو معتقد بود كه چهار عنصر آب، هوا، خاك و آتش مظهر خواص اصلی از قبیل رنگ، استحكام و حالت اجسام می باشند و از تركیب آنها مواد گوناگون به وجود می آید.

شیمی در طول تاریخ طولانی و تكاملی خود دورانهای گوناگونی را پشت سر گذاشته كه می توان آن را به سه بخش عمده تقسیم كرد: دوران باستان كه هنوز شیمی به صورت یك علم مشخص درنیامده بود. دوران كیمیاگری از آستانه پیدایش مسیحیت تا سالهای ۱۷۰۰ میلادی و دوران شیمی جدید.
در سراسر دوران تاریك قرون وسطی دانش شیمی نیز همچون دیگر رشته های علوم پیشرفت قابل ملاحظه ای ننمود. كشف الكل و جوهر گوگرد به وسیله كیمیاگر ایرانی محمد زكریای رازی و كشف فسفر در سال ۱۶۷۵ میلادی توسط براند آلمانی از آثار دوره كیمیاگری است. كیمیاگری تنها در اواخر قرن هفدهم و اوایل قرن هجدهم بود كه به صورت دانشی حقیقی و واقعی به نام شیمی در آمد. رابرت بویل انگلیسی نخستین كسی بود كه دلیرانه با نظرات و عقاید قدما درباره وجود عناصر چهارگانه و تبدیل

فلزات مخالفت نمود. به عقیده بویل عنصر جسمی است غیرقابل تجزیه و از تركیب آنها اجسام مختلف پدید می آید. نظریات بویل در كتاب شیمیدانان شكاك كم و بیش یادآور نگرش ابن سینا در كتاب «ابطال كیمیا» است كه در شش قرن پیش از آن به رشته تحریر درآورد. ژوزف بلاك شیمیست اسكاتلندی در سال ۱۷۵۷ گاز كربنیك را به دست آورد و آن را هوای ثابت نامید. ژوزف پریستلی انگلیسی در سال ۱۷۷۴ گاز اكسیژن را ضمن حرارت دادن اكسید قرمز جیوه برای نخستین بار تهیه كرد. هنری كاواندیش دانشمند انگلیسی نیز در سال ۱۷۶۶ هیدروژن خالص را كشف نمود و خواص آن را معلوم و مشخص نمود. برگمان شیمیست سوئدی این نظر را ارائه كرد كه هوا

مخلوطی از سه گاز است. هوای معیوب (ازت)، هوای خالص (اكسیژن) و اسید هوایی (گاز كربنیك) بالاخره شارك گیوم سئل شیمیست دیگر سوئدی درباره بی اكسید منگنز مطالعاتی كرد و همین موضوع راهنمای او برای تهیه اكسیژن گردید. لاووازیه كه در حقیقت بنیانگذار شیمی جدید محسوب می شود گامهای بلندی در راه آزمایش و پژوهش علمی برداشت. كشف گازهای اكسیژن و هیدروژن به لاووازیه این امكان را داد كه به تفسیر علمی درستی برای پدیده سوخت و ارتباط آن با هوا نائل آید. لاووازیه ثابت نمود كه عمل سوختن تركیب جسم است با اكسیژن و در این مورد یكی از قوانین اصلی شیمی یعنی اصل بقاء ماده را به شرح زیر وضع كرد:
هیچ چیز از بین نمی رود و هیچ چیز خلق نمی شود. در تمام واكنشهای شیمیایی مجموع وزنهای مواد پیش از فعل و انفعال شیمیایی مساوی وزنهای مواد به دست آمده است.

در آغاز قرن هجدهم یعنی در سال ۱۸۰۰ میلادی ولتا فیزیكدان انگلیسی نخستین پیل را كشف كرد و از آن پس الكتروشیمی در دسترس جهانیان قرار گرفت. دیوی انگلیسی از تجزیه الكتریكی پتاس مذاب فلز پتاسیم و سپس از سود گداخته فلز سدیم را به دست آورد. او با تجزیه الكتریكی ثابت كرد كه برخلاف عقیده لاووازیه كه اكسیژن را عامل ترشی می نامید تمام اسیدها اكسیژن ندارند. همچنین وهلر آلمانی در آغاز این قرن با استفاده از پتاسیم موفق به كشف آلومینیوم گردید و از آن پس عناصر یكی پس از دیگری پیدا شدند. در اواخر نوزدهم دیمتری مندلیف شیمیست نابغه روس با تنظیم جدول تناوبی معروف خود عده زیادی از عناصر را از خاصیت تكرار اتمها پیش بینی كرد و با كشف آنها شیمی در ردیف علوم مدرن و درجه اول قرار گرفت. بالاخره در حدود سال ۱۷۶۰ برتلو شیمیست بزرگ فرانسوی توانست از تركیب

مستقیم كربن و هیدروژن استیلن را تهیه نماید. شیمی جدید به عنوان یك علم نظام یافت طی ۲۰۰ سال گذشته شكل گرفت و از همان آغاز به كلی از شیوه های كیمیاگری دور شد. از آغازقرن نوزدهم تا كشف و نوآوری در علم شیمی و كاربردهای آن در تكنولوژی و زندگی با سرعت هرچه تمامتر ادامه دارد.
طرز تهيه گازكربنيك و حجم آن در مشروبات گازدار

 

طرز تهيه گاز كربنيك- در كارخانهاي نوشابه سازي غير الكلي گازدار ايران به تبعيت از دستور كلي موسسات نوشابه سازي غير الكلي گازدار امريكا گازكربنيك را از سوزاندن گازوئيل بدست ميآورند. به اين ترتيب كه در اثر سوختن گازوئيل گازهائي از قبيل اكسيد دو كربن-انیدریک کربن- گاز ازت-………. و مقدار كمي گاز اكسيژن به دست ميايد و چون از بين گازهاي بالا انيدريد كربنيك مورد توجه كارخانه ميباشد از اين رو گازهاي بالا را به وسيله جريان آب سرد خنك كرده زو بعد گازها را با آب ميشويند تا اگر ذرات كربن در آن وجود داشته باشد بوسيله شستشو از بين برود. در اين موقع انيدريدكربنيك جدا ميشودد.انيدريد كربنيك حاصل را تحت فشار و برودت آب سرد قرار ميدهند تا به مايع سپس به برف كربنيك ۲ (کربن دی اکسی)د تبديل شود. برف كربنيك حاصل را تحت فشار در داخل كپسولهاي ۲۰ تا ۲۲ كيلوئي ذخيره مينمايد و موقع مصرف با باز نمودن شير اين كپسولها چون فشار از بين ميرود برف كربنيك به صورت گاز خارج ميشود. سپس این گاز را با فشار وارد شیشه می کنند و این گاز درون اب حل می شود
هدف؛ جهت تعيين مقدار گاز در cc100 نوشابه اين دستور العمل نوشته شده است .

دامنة كار آن : جهت تعيين مقدار گاز نوشابه هاي گازدار كولا و پرتقالي و بي رنگ كه در بطري شيشه اي cc284 و يكبار مصرف PET در سايزهاي مختلف پر شده اند و همچنين براي سنجش مقدار گاز موجود در دوغ گازدار از اين دستور العمل استفاده مي شود .
مراحل اجراي كار :

نوشابه بايد دمايي كمتر از محيط ( كمتر از ۷۰ درجه فارنهايت ) داشته باشد تا خطر تركيدگي نداشته باشد . جهت نشت محصول روزانه از روي خط توليد نمونه برداري مي شود . نمونه بايد :
لب پر نباشد ـ در بطر سالم داشته باشد ـ نشت گاز به هيچ وجه نداشته باشد .
تجهيزات مورد نياز :
دماسنج كاليبره شده و فشار سنج كاليبره شده

مراحل :
در ابتدا مي بايستي شير تخليه گاز دستگاه گاز سنج بسته باشد . سپس توسط قسمت پانچ آن درب نوشابه را سوراخ مي كنيم و شير تخليه گاز را باز مي كنيم تا هواي بالاي بطري خارج شود و سپس شير را مي بنديم بعد از آن دستگاه را كه بطري داخلش قرار گرفته تكان مي دهيم . مرتب عقربه گيج را نگاه مي كنيم. با داشتن دما و فشار و با استفاده از جداول مربوطه مقدار حجم گاز را بدست مي آوريم .

سپس اين مقدار حجم را در ۲/۰ ضرب مي كنيم تا مقدار گرم گاز Co2 در cc100 بدست
آيد و چنانچه گاز داخل نوشابه كمتر از مقادير تعيين شده در استاندارد باشد بايد سريعاً به مسئولين فني شيفت اطلاع داده شود . در صورت عدم دسترسي به ايشان به بخش فني خبر داده شود.براي نوشابه هايي كه از قبل مانده يا دماي زياد دارند بايد نوشابه را در يخچال بگذاريم تا دماي آن به حدود oc 10-0 برسد سپس گاز آنرا آزمايش مي كنيم

مراحل پايش :
معمولاً هر ۵/۰ الي ۵/۱ ساعت يكبار از خط توليد نمونه برداري شده و سنجش گاز صورت مي گيرد و نتايج آزمون در فرم ۰۰/۰۶ GFQ ثبت مي گردد .
گازکربنیک اتمسفر
مطالعات ديرينه شناسي حاكي است غلظت گاز كربنيك موجود در اتمسفر از حدود ۱۵۰ هزار سال تاكنون بين ۲۰۰ تا ۳۰۰ پي پي ام در نوسان بوده است و در هزار سال اخير نيز غلظت آن تقريبا ۲۸۰ پي پي ام بوده است. از سال ۱۸۵۰ ميلادي با شروع انقلاب صنعتي و بدليل استفاده بي رويه از سوختهاي فسيلي، تخريب اراضي و جنگل زدايي مخصوصات در نواحي حاره باراني، ميزان گاز كربنيك بصرت نمائي شروع به افزايش نمود بطوريكه در سال ۱۹۹۰ به بيش از ۳۲۵ پي پي ام رسيد. كليه گياهان اعم از پست و عالي، گاز كربنيك را در مرحله تاريكي فتوسنتز، از طريق مكانيسم يكساني تحت عنوان چرخه احياء كربن (PCR) به هيدراتهاي كربن احياء مي كنند.

درگياهان سه كربنه، آنزيم را بيسكو علاوه بر كاتاليز واكنش گاز كربنيك با RUBP، كاتاليزور واكنش RUBP با اكسيژن نيز مي باشد. در اين حالت، بجاي تثبيت گاز كربنيك و تشكيل دو مولكول اسيد ۳- فسفتو گليسريك، يك ملكول اسيد ۳- فسفوگليسريك يك مولكول اسيد فسفوگليكوليك تشكيل مي شود. تركيب RUBP با اكسيژن يا تنفس نوري نه تنها باعث هدر رفتن يك مولكول رابيسكو مي شود ، بلكه يك مولكوي گاز كربنيك را هم كه قبلا تثبيت شده، ازاد مي كند. همين مسئله باعث پايين آمدن راندمان فتوسنتز در گياهان سه كربنه، در غلظت معمولي گاز كربنيك مي شود. تنفس نوري باعث مي شود كه فتوسنتز درگياهان سه كربنه در غلظت ۳۵ تا ۴۵ پي پي ام و در گياهان چهار كربنه در غلظت ۰ تا ۵ پي پي ام گاز كربنيك، به نقطه جبراني برسد. از طرفي گياهان چهاركربنه در غلظت حدود ۴۰۰ پي پي ام و حتي برخي از آنها در غلظت فعلي گاز كربنيك واكنش نشان ميدهند.

بنابراين با توجه به اينكه غلظت فعلي گاز كربنيك كمتر از حد مطلوب گياهان است، در مجموع مي توان انتظار داشت كه افزايش آن باعث ازدياد توليد در هر دو گروه مخصوصا گياهان سه كربنه شود. از طرفي ديگر افزايش غلظت گاز كربنيك از طريق تشديد اثر گلخانه اي، ازدياد دما را بدنبال دارد. افزايش دما موجب كاهش حلاليت اكسيژن و گاز كربنيك در آب شده و شدن اين كاهش براي گاز كربنيك بيشتر است. همچنين افزايش دما با كاهش ميل تركيبي رابيسكو با گاز كربنيك موجب افزايش تنفس

نوري مي شود. به همين دليل تاثير مثبت افزايش گاز كربنيك بر فتوسنتز در دماي بالا بيش از دماي پايين است، همچنين تاثير آن بر گونه هاي سه كربنه مناطق گرمسيري بيش از ساير مناطق خواهد بود. تاثير مثبت افزايش شدت تشعشع بر فتوسنتز نيز در غلظتهاي بالاتر گاز كربنيكك بيش از غلظتهاي پايين است. همني امر باعث مي شود كه در محيطهايي كه تشعشع زياد است اثر افزايش غلظت گازكربنيك بيش از غلظتهاي پائين است. همين امر باعث مي شود كه در محيطهاي كه تشعشع زياد است اثر افزايش غلظت در گاز كربنيك بر فتوسنتز بيشتر باشد.

عقيده بر اين است كه در غلظتهاي پايين گاز كربنيك، محدوديت گاز كربنيك و در غلظتهاي پايين گاز كربنيك، محدوديت گاز كربنيك و در غلظتهاي بالاتر، تجديد RUBP عامل محدود كننده فتوسنتز است. قابليت تجديد RUBP خود متاثر از ظرفيت انتقال الكترون بوده و لذا مستقيما تحت تاثير شدت تشعشع جذب شده قرار مي گيرد. يكي از اميتازات گياهان چهاركربنه در دما و نور زياد برتري راندمان مصرف آب (WUE) است. در يك مقاومت روزنه اي معين، مقدار خروج آب بيشتر از ورودگار كربنيك است، چون اولاً همواره اختلاف غلظت بخار آب درون و بيرون گياه بيش

از اختلاف غلظت گاز كربنيك است. ثانياً در مسير خروج آب، مقاومتهاي كمتري نسبت به مسير ورودگاز كربنيك وجود دارد.با افزايش غلظت گاز كربنيك محيط، هدايت روزنه اي در گياهان سه كربنه كاهش مي يابد (اين گياهان نيازي به باز كردن بيش از حد روزنه هاي خود ندارد) و اين امر اثر بازدارندگي بيشتري بر خروج آب نسبت به ورود گاز كربنيك دارد. در نتيجه منجر به افزايش راندمان مصرف آب مي شود. از طرفي ديگر افزايش فتوسنتز، مخصوصا در گياهان سه كربنه موجب توسعه سطح برگ مي شود كه افزايش تعرق را بدنبال دارد. همچنين افزايش دما منجر به ازدياد دماي برگ و نياز اتمسفري براي جذب رطوبت مي شود. برخي از محققين معتقدند كه مجموع اين دو عامل ، تعرق و مصرف آب را افزاش داده و اثر مثبت افزايش غلظت گاز كربنيك بر راندمان مصرف آب را خنثي خواهد كرد.

افزایش نگران کننده میزان گاز کربنیک موجود در هوا : ۱۲/۹/۸۵
به نقل از جام جم آنلاين: نتيجه گيری يک گزارش جديد نشان مي دهد که ميزان گاز کربنيکی که بشر عامل توليد آن است ، به سرعت افزايش يافته است. به گزارش شبكه BBC ، براساس اين گزارش تا سال ۲۰۰۰ ميزان گاز کربنيک سالانه کمتر از يک درصد افزايش يافته بود در حالی که اين رقم اکنون سالانه به ۲ و نيم درصد رسيده است. بخش اعظم اين افزايش ناشی از مصرف بيشتر زغال سنگ و عدم توفيق در زمينه کارآيی انرژی است. شبکه تحقيقات جهانی موسوم به «پروژه جهانی کربن» يافته های خود را در يک گردهمايی علمی در استراليا عنوان کرد. اين يافته ها با ارقامی که در اوايل ماه جاری ميلادی توسط سازمان هواشناسی جهانی انتشار يافتتند ،

مطابقت دارد. اين ارقام نشان می دهند که در جريان چند سال اخير مقدار گاز کربنيک در جو افزايش يافته است. پروژه جهانی کربن، اطلاعات خود را از منابع مختلفی كسب كرده است از جمله اندازه گيری سطح گاز کربنيک در جو و مطالعه بر روی نحوه استفاده از سوخت های فسيلی در جهان. پژوهشگران با بررسی اطلاعات موجود دو روند را برای تشريح علل افزايش سريع ميزان گاز کربنيک از سال ۲۰۰۰ تاکنون ارائه می دهند. نخستين تغيير مهم، تغييرمثبتی بود که از سال ۱۹۷۰ در تناسب بين مصرف سوخت های فسيلی و رشد اقتصادی پديدار شد. به این معنی که به دلیل پيشرفت در زمينه توليد سوخت های تميزتر و کاهش توليد مواد آلاينده، لازمه افزایش رشد اقتصادی افزایش حجم سوخت مصرفی نبود. ولی از سال ۲۰۰۰ ميلادی، بارديگر جهان شاهد افزايش اندک ميزان توليد گازکربنيک است. روند ديگر اين است که نفت گران تر می شود و اين مساله موجب جايگزينی نفت با زغال سنگ مي شود که در مقايسه با نفت سوختن آن گاز کربنيک بيشتری توليد می کند. در پروژه مورد بحث اطلاعاتی در مورد اينکه دقيقا در چه کشورهايی اين جايگزينی اتفاق می افتد داده نشده ولی شواهدی در زمينه افزايش استفاده از زغال سنگ در بخش هايی از آسيا و آفريقا ديده می شود.

در اجلاس اخير سازمان ملل متحد درباره تغييرات جوی در نايروبی، تعدادي از نمايندگان کشورهای شرکت کننده از جمله بريتانيا، استراليا و آمريکا خاطرنشان کردند که آنها توانسته اند بدون افزايش قابل توجه گاز گربنيک به رشد اقتصادی دست يابند. ولی برخی از پژوهشگران می گويند تازه ترين اطلاعات نشان می دهد که اين تدابير برای کاهش گازهای آلاينده در آينده کافی نخواهد بود. آنها يادآور می شوند که به نظر می رسد موفقيت هايی که در اين زمينه در طی ۳۰ سال گذشته به دست آمده بود اکنون متوقف شده است و در حال حاضر کاهش واقعی گازهای آلاينده ضرورتي حياتي دارد.

كشورهای با اقتصاد رو به رشد و افزایش گاز کربنیک
گارگاه های آموزشی بین المللی نحوه گرفتن گاز كربنیك و تكنیك های ذخیره سازی آن را آموزش می دهد.
واشنگتن – همزمان با افزایش گازهای گلخانه ای اضافی مانند گاز كربنیك (CO2) كه در لایه اتمسفر جمع شده و به مرور زمان موجب افزایش دمای كره زمین می گردد، دانشمندان و مهندسین در چندین كشور با اقتصادهای رو به رشد، در حال همكاری در زمینه كاهش این گازها هستند.