مثال تقديمي: الكيمياء والسيارات

سنقدم طوال هذا الكتاب الكيمياء في مواقف متنوعة من أساليب الطهي وحتى طرق الكشف عن الجرائم، وسيجول بنا أول مثال في قسم الأمثلة، على سبيل المثال، جولة سريعة في موضوعات عدة سيجري تناولها في هذه الصفحات وتوضيحها باستخدام صورة للتكنولوجيا الحديثة، وهذه الصورة هي السيارة!  من جزئيين: يعرض أولهما المبادئ الأساسية « روعة الكيمياء » يتكون كتاب للكيمياء، في حين يدرس ثانيهما بعض المجالات المتخصصة في الكيمياء التي تُطبق فيها هذه المبادئ. ويقدم الفصل الأول والثاني من الجزء الأول التركيب الذري، بصحبة أفضل صديق للكيميائي وهو الجدول الدوري. ويحدد التركيب الذري كما يعكسه الجدول الدوري تركيب المركبات الكيميائية، مثل تلك التي تشترك في تكوين هيكل وطاقة محرك الاحتراق الداخلي الذي يعتمد على البنزين.  ويتماثل نوع التفاعل المسئول عن تشغيل هذا المحرك مع نوع التفاعل الذي

يوفر المعدن الذي يدخل في تركيبه — تفاعلات الأكسدة والاختزال — التي سوف نتناولها في الفصل الثالث. وسنشرح الارتباط بين الكيمياء وعوادم السيارة في الفصل الرابع الذي يمعن النظر في كيمياء الأحماض والقواعد. وسنختبر الكيمياء التي تسد مبرد السيارة (رادياتير السيارة)  في الفصل الخامس لدى شرح تفاعلات الإزاحة. أما خواص العديد من المواد التي تتكون منها السيارة ما هي إلا نتيجة للروابط الكيميائية التي سوف نناقشها في الفصل السادس.

ويدور الفصل السابع حول التحكم في التفاعلات الكيميائية المختلفة التي تحدث داخل السيارة والتي تحكمها مبادئ التفاعلات الكيميائية، وكذلك التنبؤ بنتائج هذه التفاعلات. وفي الفصل الثامن سنشرح خواص شحوم التزييت المستخدمة في السيارات في ضوء القوى البينجزيئية. ويدور الفصل التاسع حول تركيز المخاليط التي تعنى بأنظمة مثل المخنقة والمبرد وحتى البطارية. أما في الفصل العاشر والحادي عشر فنتناول التفاعل الاحتراقي الذي يحول الجازولين إلى غاز، وخواص الغاز الذي يدفع المكبس حيث نصف مرحلة الحالة الغازية للمادة والتفاعلات الخاصة بهذه المرحلة.

ويتناول الفصل الثاني عشر وصف الحالة الصلبة للمادة وكيمياء السطح ويدخل في نطاقه الصابون والمركبات الخافضة للتوتر السطحي والمستخدمة في عمليات غسيل وتشميع السيارات.

ويغوص الفصل الثالث عشر، الذي يدور حول موضوع الديناميكا الحرارية، في المبردات التي تديرها السيارات. ويتركز موضوع الفصل الرابع عشر حول كل المعادن، إذ يبحث في التغييرات المرحلية للمواد النقية وللمخاليط. وبعد قراءة الفصل الخامس عشر حيث يُناقش التوازن الكيميائي، سيكون القارئ أكثر قدرة على استيعاب سبب تحول كل الجازولين إلى غاز. ويمكن تطبيق الخواص المترابطة للمحاليل الموضحة في الفصل السادس عشر على إذابة الجليد المتراكم

على الطرق واستخدام موانع التجمد في مبردات السيارات. ويرتبط علم الحركة الكيميائي بطقطقة المحرك والمحولات التحفيزية وهذا ما سنتناوله في الفصل السابع عشر. وتُلقي مناقشة الكيمياء الضوئية والكيمياء الكهربية الضوء في الفصل الثامن عشر على طلاء السيارات ثم الطلاء بالكروم في المرحلة الأخيرة من الطلاء.

وسوف نلقي نظرة في الجزء الثاني من الكتاب على المجالات المتخصصة في الكيمياء، وسوف نرى أيضًا أن هذا المجال وثيق الصلة بالحياة اليومية وبالقيادة اليومية للسيارات. ويتحدث الفصل الأول من الجزء الثاني عن الكيمياء العضوية التي عن طريقها يجري تحويل المزيج الغني بالبترول إلى بلاستيك وبوليمرات بحيث يمكن أن تستخدم في التجهيزات الداخلية للسيارات إلى جانب صناعة العدد والخراطيم والإطارات. وتواجه الكيمياء العضوية اليوم تحديًا من نوع جديد يتمثل في تطوير المواد المتماثلة من مواد خام جديدة سواء كانت هذه المواد كتلًا حيوية أو مواد أعُيد معالجتها؛ مما يعد تحديًا مثيرًا وشيقًا لعلماء الكيمياء المبدعين. وكما سنرى في الفصل الثاني من الجزء الثاني فإن علماء الكيمياء غير العضوية لديهم عدد كبير من المواد في الجدول الدوري ليختاروا من بينها، وهم في ذلك يواجهون تحديات عظيمة. وسيفضي أخذ أعمالهم بعين الاعتبار بنا إلى مناقشة عن الفوائد التي يمكن أن نجنيها من خلايا الوقود في المستقبل، وكيفية عمل منظفات مبرد السيارة في الوقت الحالي.

وتتناول اهتمامات علماء الكيمياء الحيوية، كما هو مسطر في الفصل الثالث من الجزء الثاني، أكثر مكونات السيارة خطرًا وهو من يجلس أمام عجلة القيادة مباشرة ونعني به الإنسان.   لكن المخاوف تنتابهم أيضًا بشأن مصادر المواد البديلة التي تُجنى من المحيط الحيوي والتحكم فيها. وندرس في الفصل الرابع من الجزء الثاني جهود الكيميائيين التحليليين ونجد أن هذه النفوس الجسورة قد استمدت بعض الملامح من كل الأنظمة السابق وصفها، وهذه هي وظيفة الكيميائيين التحليليين؛ أن تشهد بثبات وجودة الكثير من المواد بما فيها المواد المستخدمة في السيارات، وفي بعض المراحل تشهد بثبات وجودة الحياة البشرية كما سنرى عندما ندرس إسهامات هذا المجال في كشف الجرائم تمامًا كإسهاماته في مجال السيارات. أما في الفصل الخامس فسنحدق في كرتنا السحرية لنرى مستقبل الكيمياء، لنرى عالمًا مليئًا بالمصادر والمواد الجديدة، وبلا أدنى شك ستقود هذه المواد الجديدة لاختراعات جديرة بالاعتبار وبالطبع لسيارات جديدة!  أمستعدون؟ لنزيح الستار ونرى …