Table of Contents
هل تعلم من هو مكتشف الالكترون ؟ للإجابة على هذا السؤال إليك القصة الكاملة عن هذا الإكتشاف الرائد في تاريخ البشرية .
لدينا الكثير من العلماء لنتحدث عنهم وعن إنجازاتهم التي ساهمت في خدمة البشرية , لذلك سنتحدث اليوم في هذا المقال عن مكتشف الالكترون جيمس لوفلوك وإنجازاته.
مكتشف الالكترون
لمحة عن جيمس لوفلوك مكتشف الالكترون وعن حياته:
ولد جيمس لوفلوك عام 1919 , وعمل كمتدرب في شركة لتصنيع المواد الكيميائية الفوتوغرافية , قبل دراسة الكيمياء في جامعة مانشستر حيث تخرج عام 1941 . وخلال الحرب العالمية الثانية عمل في المعهد الوطني للبحوث الطبية على مجموعة واسعة من المشاكل من علم الأحياء إلى انتقال نزلات البرد.
اكتسب لوفلوك سمعة طيبة أثناء وجوده هناك, وذلك لمهارته الهندسية ولا سيما قدرته على تطوير أجهزة الكشف الكيميائية.
فخلال الستينات من القرن الماضي , اخترع أدوات جديدة قامت وكالة ناسا بإرسالها على متن مهمة (فايكنغ) إلى المريخ. ومنذ ذلك الوقت( الستينات فصاعداً) , وصف نفسه بأنه عالم المستقبل , غير منتسب إلى أي مؤسسة معينة, يخترع ويجرب في معمله المنزلي.
اشتهر بتطويره لنظرية غايا , التي تصف كيف أن الأرض مترابطة وذاتية التنظيم, وتحافظ على الظروف المناسبة للحياة. أثرت نظرية غايا للوفلوك بعمق من خلال فهمنا لكوكبنا والبيئة التي نعيش فيها.
1.تطوير كاشف التقاط الالكترون
عام 1951 , أدلى زميل لوفلوك في المعهد الوطني للبحوث الطبية بتعليق سريع, مشيراً إلى انه يصنع كاشفاً أكثر حساسية من تلك المتاحة لمساعدتهم على تحليل تلف غشاء الخلية أثناء تجارب علم الأحياء.
لكن لوفلوك أصيب بخيبة أمل من هذا الجهاز , لأنه فشل في اكتشاف المركبات التي كانوا يحللونها. ومع كل ذلك فقد كان معجباً بأن الكاشف بدا حساس للغاية للعديد من المواد الكيميائية الأخرى.
واستمر بمواصلة التجربة, وبحلول أواخر الخمسينات من القرن الماضي, نجح في إنتاج جهاز قابل للاستخدام, والذي أطلق عليه اسم جهاز كاشف التقاط الالكترون.
2.كيفية عمل كاشف التقاط الالكترون
كاشف التقاط الالكترون تستند استجابته على قدرة الجزيئات مع مجموعات وظيفية معينة على التقاط الالكترونات الناتجة عن المصدر المشع.
تحتوي حجرة الكاشف على قطبين كهربائيين ورقاقة مشعة كمصدر للإشعاع. ويجب استخدام غاز خامل مع عدم وجود تقارب للإلكترونات.
يمكن جمع الأيونات المتكونة من الإشعاع مما ينتج عنه تيار ثابت للكاشف, فعندما تدخل جزيئات بعض المواد المذابة الممتصة للإلكترونات حجرة الكاشف فإنها ستلتقط الالكترونات , مما يؤدي إلى انخفاض التيار الدائم. مما يعطي ذروة سالبة.
أولاً يتم فصل عينات الهواء إلى الغازات المكونة لها بواسطة جهاز يسمى( كروماتوجراف الغاز), ثم يتم إدخالها في جهاز كاشف التقاط الالكترون, حيث يستجيب هذا النظام لمجموعة واسعة من المواد, ولكنه حساس بشكل خاص لعائلات معينة من المواد الكيميائية الاصطناعية.
وتشمل هذه المواد ( مبيدات الآفات ثنائي كلور المعروف , ثنائي الفينيل , وثلاثي كلور الإيثان, والمواد الكيميائية الصناعية مثل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور, ومركبات الكربون الكلورية الفلورية).
كان جهاز كاشف التقاط الالكترون الذي طوره لوفلوك أكثر حساسية ألف مرة من أي كاشف آخر موجود في ذلك الوقت. حيث أن الجهاز كان قادراً على اكتشاف المواد الكيميائية بتركيزات منخفضة تصل إلى جزء واحد لكل تريليون , أي ما يعادل اكتشاف قطرة واحدة من الحبر المخفف في عشرين حوض سباحة بحجم أولمبي.
ذات صلة :
3.كشف مركبات الكلوروفلوروكربون
مركبات الكربون الكلورية الفلورية هي مركبات كيميائية تحتوي على ذرات الكربون والكلور والفلور.
تم تصنيعها أول مرة في عشرينيات القرن الماضي , واستخدمت على نطاق واسع كمبردات ومذيبات ومبيدات, خلال القرن العشرين, نظراً لأنها غير سامة وغير قابلة للاشتعال, فقد تم اعتبارها بدائل أكثر أماناً للمواد الكيميائية السامة المستخدمة سابقاً .
ومع ذلك فقد وجد لاحقاً أنها تدمر طبقة الأوزون في الغلاف الجوي , وأنها تشكل غازات دفيئة قوية تساهم في تغير المناخ.
كان لوفلوك فضولياً بشأن الضباب الذي يمكن أن يلاحظه في الغلاف الجوي , فقام بتحليل الضباب خلال الستينات من القرن الماضي , وذلك باستخدام كاشف التقاط الالكترون, في محاولة لتحديد ما إذا كان ناتجاً عن نشاط بشري.
في البداية اختار الكشف عن مركبات الكربون الكلورية الفلورية باعتبارها مادة كيميائية صناعية بحتة. وتوفر علامة ظاهرة للتلوث الذي يسببه الإنسان.
ومع ذلك فقد وجد كمية متزايدة من تلك المركبات موجودة في الهواء الذي يجب أن يكون نظيف وخالي من هذه الملوثات. مثل الهواء الذي يصل إلى الساحل الغربي لإيرلندا من المحيط الأطلسي.
وفي عام 1971 توجه لوفلوك مكتشف الالكترون إلى القارة القطبية الجنوبية إلى أبعد نقطة في الأرض , على متن سفينة الأبحاث شاكلتن, والتي كانت مزودة بجهاز كشف الالكترون , وجهاز كروماتوجراف , وبغاز محلي الصنع.
وتابع اكتشاف مركبات الكربون الكلورية الفلورية في الغلاف الجوي مظهراً ولأول مرة أن هذه المواد الكيميائية قد انتشرت في جميع أنحاء العالم.
قد يهمك :
- مكتشف الأنسولين : القصة الكاملة لهذا الاكتشاف المذهل
- مكتشف الأقمار الصناعية وكيف تم إطلاق أول قمر صناعي في العالم
4.مركبات الكلوروفلوروكربون وتأثيرها على طبقة الأوزون
في ذلك الوقت اعتقد لوفلوك أن مركبات الكربون الكلورية الفلورية غير ضارة, ومع ذلك سرعان ما أصبح اكتشافه أكثر أهمية عندما تم إثبات أن هذه المركبات الكيميائية تتفاعل مع طبقة الأوزون المرتفعة عند الستراتوسفير وتستنفذها. وهذا كان له عواقب وخيمة على صحة الإنسان.
حيث توفر طبقة الستراتوسفير في الأوزون درعاً وقائياً ضد أشعة الشمس فوق البنفسجية التي تسبب السرطان للإنسان والحيوان على حد سواء.
كانت صور ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية حافزاً قوياً للتعاون السياسي الدولي. حيث وافقت الأمم المتحدة في عام 1987 على بروتوكول مونتريال الذي يحظر إنتاج مركبات الكربون الكلورية الفلورية. وكانت بيانات لوفلوك التي توضح انتشار هذه المواد الكيميائية في جميع أنحاء العالم, جزءاً مهماً من الأدلة التي أدت إلى هذا الحظر.
على الرغم من أن بروتوكول مونتريال في كندا كان فعالاً في الحد بشكل كبير من انبعاثات تلك المواد الكيميائية الضارة, إلا أن استعادة طبقة الأوزون كانت بطيئة جداً, حيث لا نتوقع أن تتعافى مستويات الأوزون تماماً حتى بين عامي 2040/2080.
في الوقت الذي كان فيه لوفلوك يطور لأول مرة جهاز التقاط الالكترون, كان علماء الحكومة والصناعة يطورون ويستخدمون اجهزة كشف حساسة أخرى , لدراسة بقايا المواد الكيميائية الاصطناعية. وخاصة المبيدات الحشرية التي تراكمت في البيئة.
حفزت هذه الدراسات عالمة الأحياء البحرية الأميركية راشيل كارسون على تأليف كتابها ( الربيع الصامت) الذي نبه الكثيرين إلى الآثار البيئية والصحية لاستخدام المبيدات الحشرية, وساعد في تحفيز الحركة البيئية في الستينات والسبعينات من القرن الماضي.
منذ ذلك الحين لا تزال المواد الكيميائية التي يتم إطلاقها في البيئة نتيجة للأنشطة البشرية تشكل مصدر قلق, فتلوث الغلاف الجوي أدى إلى هطول الأمطار الحمضية, ونضوب طبقة الأوزون وتغير المناخ, فضلاً عن مشاكل الجهاز التنفسي وغيرها من المشاكل الصحية. ف
هذا الوقت مهم جداً أن نفهم كيمياء بيئتنا أكثر من أي وقت مضى. حيث يعد تلوث الغلاف الجوي مشكلة عالمية كبرى لكل من صحتنا وبيئتنا, وإيجاد طرق لاكتشاف ومراقبة المواد الكيميائية الملوثة هو أمر أساسي للقدرة على معالجتها.
قد يهمك :
المراجع :
