بسم الله والحمد لله والصلاة والسلام على رسول الله، أشرف الخلق وإمام المرسلين سيدنا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين وبعد..
.png "كيميائيات - عندما تتحدث الكيمياء - أكاديمية التدريس")
تمهيد
في طفولتنا كثيرًا ما أدهشنا مصباح علاء الدين السحري وأثار حيرتنا، كيف يخرج من هذا الشيء الصغير مارد عملاق، يستطيع تحقيق أمنيات تبدوا للإنسان العادي ضربا من المستحيل... وكنّا دائمًا نتساءل هل هذا حقيقة أو وهم! هل يوجد في أرض الواقع لو كان وهمًا ما يماثله؟!
فاكتشفنا فيما بعد أن العلم -وخصوصا علم الكيمياء- هو مصباح علاء الدين، فهو المصباح الخارق الذي بفضله تغيرت طريقة حياتنا ونمط تفكرينا.
إنها الكيمياء إذا.. الآن شاءت ردًا جديدة وتحدثت بلغتها وبرؤيتها عن نفسها فهي عميقة السر، لديها لسان فصيح وأعين صقر ترى أبعد من الآن، فتريك أشياء ليست متكاملة، فتغريك وتجعلك تبدوا وكأنك تريد أن تتعلم كل شيء، والآن وليس بعد! ففيها تجد حقائب الأسرار التي خفيت عليك من قبل.!
وهنا نقص عليك حقيقتك وتحكي في عمق وجودك الإنساني وتحكي أيضا قبل خلقك. فأنت الآن بين طياتها ويديها كائن يبحث عن سره في سيره الحثيث إليه.
قصة الكيمياء
في إحدى الأمسيات الباردة فتح أحد العلماء مختبره الذي يضع فيه بعض العناصر الكيميائية، وكان يحمل معه عنصر الحديد وكان بمثابه الضيف الغير مرغوب فيه بالنسبة لبقية العناصر.!
وعندما أنهى عمله وضع الحديد في مكانه بين الذهب والكربون، وانطلق مسرعا ليتناول كوب من مشروبه الساخن، وبينما هو يشرب.. إذ يسمع همسات خفيفه قادمة من مكان ما في مختبره!
كيف؟!
فهو لا يحتوي إلا على العناصر الكيميائية.. كيف لها أن تكون هي السبب في هذا الصوت؟!
وبدأ العالم يهذي.. وتتبع الصوت حتى أدرك فعلا أن ما سمعه لم يكن خيالا..
وتوارا عن أنظار العناصر كلها، فهو الآن سمع صوتهم.. إذا فيجب أن يتوارا عن أبصارهم!
وبدأ يستمع إلى عناصره.. فوجد أن الصوت بدأ من مادة براقة تتحدث مع مادة أخرى شديدة السواد.
فأدرك أن الذهب يتحدث مع الكربون..
حيث بدأ الذهب حديثه: من هذا الغريب الذي قدم علينا؟!
فأجاب الكربون: سمعت بعضهم يدعونه بالحديد، فيقولون إنه لم يصنع مثلنا بل أنزل من السماء نزلا..
حديد! أي حديد؟ وبلهجة متعالية، فأنا هنا ملك المعادن آسر الملوك والسلاطين! ألا تغارين أنتِ مني أيتها السوداء عندما أمرّ بقربك؟!
أجاب الكربون: بدايه أنا لا أخجل بسوادي، فهو لون من ألوانب المتعددة، أما أنت بلونك الثابت فتبدو مملًا.!
فتمتم الذهب: مثلا الحرباية تقصد!
أكمل الكربون حديثه: فأنت لا تجيد التفاعل مع العناصر الأخرى.. لا تدرك شغف العلاقات ولا الحب.. أنت فقط للزينة أيها البراق البشع.
فأنا أتعب على صقل نفسي فأصبح ماسًا، ولأننا نحن ذرات الكربون لا نطيق الجمود ولأن الحياة في الحركة لا في السكون، خلقنا في بيننا ومع بعض الذرات الأخرى كالحديد سلاسل طويلة وقصيرة ومتشعبة فأنتجنا حتى الآن أكثر من عشرة ملايين مركب، وهذا العدد في ازدياد دائم أيها الملك.
وأخيرا أيها الأصفر الجميل ليست العظمة بما نحن عليه، العظمة أن نخلق كل يوم بعدًا جديدًا لحياتنا.
وكل هذا والحديد يسمع لهم.
وعم الصمت في المكان.!
ثم وقف الكربون متأملا الحديد: من أنت؟ وكيف تكوّنت أيها المستجد!؟
فصمت الحديد طويلا ثم قطع صمته فقال: أعرفكم بنفسي.. أنا عنصر فلزي شديد البأس، وأنا أكثر العناصر ثباتًا؛ وذلك لشدة تماسك مكونات النواة في ذراتي التي تتكون من ستة وعشرين بروتونًا، وثلاثين نيوترونا، وستة وعشرين إلكترونًا.
ولذلك تمتلك نواة ذرتي أعلى قدر من طاقة التماسك بين جميع نوى العناصر الأخرى، ولذا فهي تحتاج إلى كميات هائلة من الطاقة لتفتيتها، أو للإضافة إليها.
وأتميز أنا وسبائكي المختلفة بين جميع العناصر والسبائك المعروفة بأعلى قدر من الخصائص المغناطيسية، والمرونة -القابلية للطرق والسحب وللتشكل- والمقاومة للحرارة ولعوامل التعرية الجوية، فأنا لا أنصهر قبل درجة ١٥٣٦ مئوية، وأغلي عند درجة ٣٠٢٣ درجة مئوية تحت الضغط الجوي العادي عند سطح البحر، وتبلغ كثافتي ٧,٨٧٤ جرام للسنتيمتر المكعب عند درجة حرارة الصفر المطلق.
فكل كتب الإعجاز العلمي التي تناولت التعريف بي تحدثت عن نسبتي إلى الأرض، وعن وجودي في لب الأرض أكثر بكثير من قشرتها.
فسمعت أحدهم يقول في وصفه عني: لا تتعدى نسبة الحديد في شمسنا ٠,٠٠٣٧٪، فإن نسبته في التركيب الكيميائي لأرضنا تصل إلى ٣٥.٩٪ من مجموع كتلة الأرض، المقدرة بحوالي ستة آلاف مليون مليون مليون طن. وعلى ذلك فإن كمية الحديد في الأرض تقدر بأكثر من ألفي مليون مليون مليون طن. ويتركز الحديد في قلب الأرض، أو ما يعرف باسم لب الأرض، وتصل نسبة الحديد فيه إلى ٩٠٪، ونسبة النيكل -وهو من مجموعة الحديد- إلى ٩٪، وتتناقص نسبة الحديد من لب الأرض إلى الخارج باستمرار حتى تصل إلى ٥,٦٪ في قشرة الأرض.
فيتدخل الكربون في حيرة ودهشة مقاطعا للحديث!
كيف أنزلت؟ وكيف تسنى لك اختراق الغلاف الصخري للأرض بهذه الكميات المذهلة؟ وكيف أمكنك الاستمرار في التحرك بداخل الأرض حتى وصلت إلى لبها؟ وكيف شكلت كلًّا من لب الأرض الصلب، ولبها السائل على هيئة كرة ضخمة من الحديد والنيكل، يحيط بها وشاح منصهر من نفس التركيب، ثم أخذت نسبته في التناقص باستمرار في اتجاه قشرة الأرض الصلبة؟ كيف؟!
صمت الحديد قليلًا: أنّ لك هذا؟!
فأجاب الكربون: سمعت أنا أيضا قول أحدهم.
فأكمل الحديد: في أواخر القرن العشرين ثبت لعلماء الفلك والفيزياء الفلكية أنّي -الحديد- لا أتكون في الجزء المدرك من الكون إلا في مراحل محددة من حياة النجوم تسمي بالعماليق الحمر، والعماليق العظام، والتي بعد أن يتحول لبها بالكامل إلى حديد تنفجر علي هيئة المستعرات العظام، وبانفجارها تتناثر مكوناتها بما فيها الحديد في صفحة الكون، فيدخل هذا الحديد بتقدير من الله في مجال جاذبية أجرام سماوية تحتاج إليه مثل أرضنا الابتدائية التي وصلها الحديد الكوني، وهي كومة من الرماد.
فاندفع إلى قلب تلك الكومة، بحكم كثافته العالية وسرعته المندفع بها، فانصهر بحرارة الاستقرار في قلب الأرض وصهرها، ومايزها إلى سبع أرضين! وبهذا ثبت أن الحديد في أرضنا، بل في مجموعتنا الشمسية بالكامل قد أنزل إليها إنزالًا حقيقيا.
في دراسة لتوزيع العناصر المختلفة في الجزء المدرك من الكون، لوحظ أن غاز الإيدروجين هو أكثر العناصر شيوعًا إذ يكون أكثر من ٧٤٪ من مادة الكون المنظور، ويليه في الكثرة غاز الهيليوم الذي يكون حوالي ٢٤٪ من مادة الكون المنظور، وأن هذين الغازين وهما يمثلان أخف العناصر وأبسطها بناء يكونان معا أكثر من ٩٨٪ من مادة الجزء المدرك من الكون، بينما باقي العناصر المعروفة لنا وهي (١٠٣) عناصر تكون مجتمعة أقل من ٢٪ من مادة الكون المنظور.
وقد أدت هذه الملاحظة إلى الاستنتاج المنطقي أن أنوية غاز الإيدروجين، هي لبنات بناء جميع العناصر المعروفة لنا، وأنها جميعا قد تخلقت باندماج أنوية هذا الغاز البسيط مع بعضها في داخل النجوم بعملية تعرف باسم عملية الاندماج النووي تنطلق منها كميات هائلة من الحرارة، وتتم بتسلسل من أخف العناصر إلى أعلاها وزنا ذريا وتعقيدا في البناء.
فشمسنا تتكون أساسًا من غاز الإيدروجين الذي تندمج أنويته مع بعضها لتكون غاز الهيليوم، وتنطلق طاقة هائلة تبلغ عشرة ملايين درجة مئوية، ويتحكم في هذا التفاعل -بقدرة الخالق العظيم- عاملان هما: زيادة نسبة غاز الهيليوم المتخلق بالتدريج، وتمدد الشمس بالارتفاع المطرد في درجة حرارة لبها. وباستمرار هذه العملية، تزداد درجة الحرارة في داخل الشمس تدريجيا، وبازديادها ينتقل التفاعل إلى المرحلة التالية التي تندمج فيها نوى ذرات الهيليوم مع بعضها منتجة نوى ذرات الكربون ١٢، ثم الأوكسجين ١٦ ثم النيون ٢٠، وهكذا.
وفي نجم عادي مثل شمسنا، التي تقدر درجة حرارة سطحها بحوالي ستة آلاف درجة مئوية، وتزداد هذه الحرارة تدريجيا في اتجاه مركز الشمس حتي تصل إلى حوالي ١٥ مليون درجة مئوية يقدر علماء الفيزياء الفلكية أنه بتحول نصف كمية الإيدروجين الشمسي تقريبًا إلى الهيليوم، فإن درجة الحرارة في لب الشمس ستصل إلى مائة مليون درجة مئوية، مما يدفع بنوى ذرات الهيليوم المتخلقة إلى الاندماج في المراحل التالية من عملية الاندماج النووي، مكونة عناصر أعلى في وزنها الذري مثل الكربون. ومطلقة كمًّا أعلى من الطاقة.
ويقدر العلماء، أنه عندما تصل درجة حرارة لب الشمس إلى ستمائة مليون درجة مئوية، يتحول الكربون إلى صوديوم ومغنيسيوم ونيون، ثم تنتج عمليات الاندماج النووي التالية عناصر الألومنيوم، والسيليكون، والكبريت، والفوسفور، والكلور، والأرجون، والبوتاسيوم، والكالسيوم على التوالي، مع ارتفاع مطرد في درجة الحرارة، حتى تصل إلى ألفي مليون درجة مئوية، حين يتحول لب النجم إلى مجموعات التيتانيوم، والفاناديوم، والكروم، والمنجنيز والحديد (الحديد والكوبالت والنيكل).
ولما كان تخليق هذه العناصر يحتاج إلى درجات حرارة مرتفعة جدًا لا تتوافر إلا في مراحل خاصة من مراحل حياة النجوم تعرف باسم العماليق الحمر والعماليق العظام، وهي مراحل توهج شديد في حياة النجوم، فإنها لا تتم في كل نجم من نجوم السماء. ولكن حين يتحول لب النجم إلى الحديد فانه يستهلك طاقة النجم بدلًا من إضافة مزيد من الطاقة إليه، وذلك لأن نواة ذرة الحديد هي أشد نوى العناصر تماسكًا.
وهنا ينفجر النجم على هيئة ما يسمي باسم: المستعر الأعظم من النمط الأول أو الثاني حسب الكتلة الابتدائية للنجم ـ وتتناثر أشلاء النجم المنفجر في صفحة السماء؛ لتدخل في نطاق جاذبية أجرام سماوية تحتاج إلى هذا الحديد، تمامًا كما تصل النيازك الحديدية إلى أرضنا بملايين الأطنان في كل عام.
ولما كانت نسبة الحديد في شمسنا لا تتعدى ٠,٠٠٣٧٪ من كتلتها، وهي أقل بكثير من نسبة الحديد في كل من الأرض والنيازك الحديدية التي تصل إليها من فسحة الكون، ولما كانت درجة حرارة لب الشمس لم تصل بعد إلى الحد الذي يمكنها من إنتاج السيليكون أو المغنيسيوم -فضلًا عن الحديد- كان من البديهي استنتاج أن كلًا من الأرض والشمس قد استمد ما به من حديد من مصدر خارجي عنه في فسحة الكون، وأن أرضنا حينما انفصلت عن الشمس لم تكن سوى كومة من الرماد المكون من العناصر الخفيفة، ثم رجمت هذه الكومة بوابل من النيازك الحديدية التي انطلقت إليها من السماء، فاستقرت في لبها بفضل كثافتها العالية وسرعاتها الكونية فانصهرت بحرارة الاستقرار، وصهرت كومة الرماد وما يزنها إلى سبع أرضين: لب صلب على هيئة كرة ضخمة من الحديد(٩٠٪) والنيكل(٩٪) وبعض العناصر الخفيفة من مثل الكبريت، والفوسفور، والكربون(١٪) يليه إلى الخارج لب سائل له نفس التركيب الكيميائي تقريبًا، ويكون لب الأرض الصلب والسائل معا حوالي ٣١٪ من مجموع كتلة الأرض، ويلي لب الأرض إلى الخارج وشاح الأرض المكون من ثلاثة نطق، ثم الغلاف الصخري للأرض، وهو مكون من نطاقين، وتتناقص نسبة الحديد من لب الأرض إلى الخارج باستمرار حتى تصل إلى ٥,٦٪ في قشرة الأرض، وهي النطاق الخارجي من غلاف الأرض الصخري.
من هنا ساد الاعتقاد بأن الحديد الموجود في الأرض والذي يشكل ٣٥,٩٪ من كتلتها لابد وأنه قد تكون في داخل عدد من النجوم المستعرة من مثل العماليق الحمر، والعماليق العظام. والتي انفجرت على هيئة المستعرات العظام، فتناثرت أشلاؤها في صفحة الكون، ونزلت إلى الأرض على هيئة وابل من النيازك الحديدية.
وبذلك أصبحت من الثابت علميًا وأن حديد الأرض قد أنزل إليها من السماء، وأن الحديد في مجموعتكم الشمسية كلها قد أنزل كذلك إليها من السماء، وهي حقيقة لم يتوصل العلماء إلى فهمها إلا في أواخر الخمسينيات من القرن العشرين.
وبلهج سخريه قال الذهب ولهذا يا أخ، ألديك فائدة؟!
فقال الحديد بلهجة متواضعة:
للحديد منافع جمة وفوائد أساسية لجعل الأرض صالحة للعمران بتقدير من الله، ولبناء اللبنات الأساسية للحياة التي خلقها ربنا تبارك وتعالى، فكمية الحديد الهائلة في كل من لب الأرض الصلب ولبها السائل تلعب دورا مهما في توليد المجال المغناطيسي للأرض، وهذا المجال هو الذي يمسك بكل من الغلاف الغازي والمائي والحيوي للأرض، وغلاف الأرض الغازي يحميها من الأشعة والجسيمات الكونية، ومن العديد من أشعات الشمس الضارة، ومن ملايين الأطنان من النيازك، ويساعد على ضبط العديد من العمليات الأرضية المهمة من مثل دورة كل من الماء، والأوكسجين، وثاني أكسيد الكربون، والأوزون وغيرها من العمليات اللازمة لجعل الأرض كوكبا صالحا للعمران.
ومادة الحديد لازمة من لوازم بناء الخلية الحية في كل من النبات والحيوان والانسان، إذ تدخل مركبات الحديد في تكوين المادة الخضراء في النباتات (الكلوروفيل)، وهو المكون الأساسي للبلاستيدات الخضراء التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي اللازمة لنمو النباتات، ولانتاج الأنسجة النباتية المختلفة من مثل الأوراق والأزهار، والبذور والثمار والتي عن طريقها يدخل الحديد إلى أنسجة ودماء كل من الإنسان والحيوان، وعملية التمثيل الضوئي هي الوسيلة الوحيدة لتحويل طاقة الشمس إلى روابط كيميائية تختزن في أجساد جميع الكائنات الحية، وتكون مصدرا لنشاطها أثناء حياتها، وبعد تحلل أجساد تلك الكائنات بمعزل عن الهواء تتحول إلى مختلف صور الطاقة المعروفة: (القش، والحطب، والفحم النباتي، والفحم الحجري، والغاز الفحمي والنفط، والغاز الطبيعي وغيرها)، والحديد يدخل في تركيب بروتينات نواة الخلية الحية الموجودة في المادة الحاملة للشفرة الوراثية للخلية (الصبغيات)، كما يوجد في سوائل الجسم المختلفة، وهو أحد مكونات الهيموجلوبين، وهي المادة الأساسية في كرات الدم الحمراء، ويقوم الحديد بدور مهم في عملية الاحتراق الداخلي للأنسجة والتمثيل الحيوي بها. ويوجد في كل من الكبد، والطحال والكلى، والعضلات والنخاع الأحمر، ويحتاج الكائن الحي إلى قدر محدد من الحديد إذا نقص تعرض للكثير من الأمراض التي أوضحها فقر الدم، والحديد عصب الصناعات المدنية والعسكرية، فلا تكاد صناعة معدنية أن تقوم في غيبة الحديد”.
الخاتمة
ومع كل هذه التجارب والتشكلات التي ممرت بها ،تغيرت نظراتي الي ذاتي،وادركت أنني أفضل مما كنت أعتقد وان كلا منا يملك طاقه كامنه قد لا يعيها،لانها مختفيه كالكنز المخبوء في اعماقنا لهذا علينا تعلم تقنيه التمثيل لنستطيع الغوص عميقا الي دواخلنا كي نكتشف حقيقتنا الساطعه.عندئذ نصبح اكثر تفتحا لخبرات جديده وناتي بما حلمنا به من قبل.
المصادر
- منجد صفر - وتحكي الكيمياء - دار الفارابي - ٢٠١٦ م.
- مونتي فيتروف - كاثي كوب - روعه الكيمياء - مؤسسة محمد بن راشد آل مكتوم.
الكاتبة: جهاد منصور محمد علي
تصميم: نورا عبدالهادي
لمعرفة المزيد عن أكاديمية التدريس شاهد هذا الفيديو ..