مستخدم:Hbamyra 87/ملعب

قواعد الكيمياء الخضراء

الكيمياء الخضراء green chemistry

تعتبر الكيمياء الخضراء احد اهم الفروع التي تشهد تطورا في عصرنا الحالي لما لها من دور كبير في التنمية المستدامة خصوصا في المجالات الصناعية. حيث يعد ايجاد بدائل للمواد الكيميائية الخطرة والملوثة او التعامل معها بطريقة تخفف من اثارها الضارة على البيئة  الشغل الشاغل لكثير من مراكز الابحاث.و قد شهد المجتمع الكيميائي خلال السنوات الماضية تسارعا نحو تطوير كيمياء حديثة بضرر اقل على الانسان والبيئة وقد اطلق عليها عدة اسماء :الكيماء الخضراء,الكيمياء الحميدة بيئيا والكيمياء النظيفة واقتصاد الذرة

عرفت الكيمياء الخضراء (green Chemistry): بانها الطريقة التي يتم بها تصنيع وانتاج واستخدام المواد الكيميائية بما يقللل من اضرارها على الانسان والبيئة.هذه الطرق تتضمن طرق تحضير جديدة ,كما تتضمن توجيه الباحثين لتنفيذ ابحاثهم بخطوات فيها اقل الاضرار البيئية مما يساعد على وضع خطط عمل صديقة للبيئة يمكن تطبيقها صناعيا بما  يقلل الضرر الكيمايئي الصناعي .

كما عرفت بقسم ابوقراط للكيميائين بانها : بداية لاضرار (first no harm)

نشأة الكيمياء الخضراء

كانت البداية لاستخدام الكيمياء الخضراء في التسعينات 1990 في الولايات المتحدة  بعد توقيع قانون منع التلوث والذي هدف إلى حماية البئية عن طريق تخفيض الإنبعاثات الضارة من المصدر نفسه ،وفي عام 1995، تلقت «وكالة حماية البيئة الأميركية – EPA » بدعم من الرئيس بيل كلينتون لإنشاء برنامج الجوائز السنوي لتسليط الضوء على الإبتكارات العلمية في الأوساط الأكاديمية والصناعية التي تقدمت بمجال الكيمياء الخضراء .. و أنشأت جامعة ماساتشوستس في بوسطن الدكتوراة فى مجال الكيمياء الخضراء لأول مرة وذلك في عام 1997.أنشا «معهد الكيمياء الخضراء – GCI » مؤتمر الكيمياء الخضراء والهندسة وظل يعقد سنويا . كما شارك بول أنستاس وجون وارنر في تأليف كتاب «الكيمياء الخضراء : النظرية والممارسة – Green Chemistry: Theory and Practice » وذلك فى عام 1998.وقد عرض في هذا الكتاب اثنتا عشر مبدئا للكيمياء الخضراء يسعى جميع الكيميائين لتحقيقها والتعامل معها .

مبادىء الكيمياء الخضراء

لقد اعتمد اثنتا عشر مبدئا للكيمياء الخضراء ذكرت في كثير من المراجع والكتب والاوراق العلمية وهي :

1. يفضل منع تكون المخلفات الكيميائية عن معالجتها أو محاولة التخلص منها بعد تكونها (It is better to prevent waste than to treat or clean up waste after it is formed)

2. يجب تصميم طرق التحضير بحيث تندمج معظم المتفاعلات لتكون المنتج النهائى.Synthetic methods should be designed to maximise the incorporation of all materials used in the process into the final product

3. يجب تصميم طرق التصنيع بحيث تكون المواد البادئة للتفاعل والناتجة لها أقل قدر من السمية أو تكون غير خطيرة إطلاقا على صحة الإنسان وسلامة البيئة.Wherever practicable, synthetic methodologies should be designed to use and generate substances that possess little or no toxicity to human health and the environment.
4. يجب أن يتميز المنتج الكيميائى بأعلى درجة من الكفاءة الوظيفية وأقل قدر من السمية Chemical products should be designed to preserve efficiency of function while reducing toxicity.
5. يفضل إجراء التفاعلات بدون استخدام مواد إضافية مثل المذيبات أو مواد الفصل وإذا لزم الأمر يجب أن تكون هذه المواد غير خطيرةThe use of auxiliary substances (e.g. solvents, separation agents, etc) should be made unnecessary wherever possible and, innocuous when used.
6. يجب الأخذ فى عين الاعتبار احتياج الطاقة نظرا لتكلفتها وتأثيرها البيئى – لذا يكون استخدامها فى أضيق الحدود ويفضل تصميم تفاعلات تجرى فى درجة الحرارة المعتادة Energy requirements should be recognized for their environmental and economic impacts and should be minimized. Synthetic methods should be conducted at ambient temperature and pressure.
7. يجب أن تكون الخامات التي تحتوي على المواد البادئة ،  مواد متجددة بدلا من استنزاف الخامات غير المتجددةA raw material of feed-stock should be renewable rather depleting wherever technically and economically practicable
8. يجب ما أمكن تجنب العمليات الكيميائية والفيزيائية غير الضرورية مثل اشتقاق مجموعات بعينها أو إجراء تعديلات مؤقتة فى الجزيئات Unnecessary derivatisation (blocking group, protection/deprotection, temporary modification of physical/chemical processes) should be avoided whenever possible
9. يفضل استخدام عوامل محفزة متخصصة عن الاكتفاء باستخدام النسب المتكافئة من المتفاعلات Catalytic reagents (as selective as possible) are superior to stoichiometric reagents.
10. يجب أن تصمم المنتجات بحيث لا تستقر فى البيئة بعد أداء وظيفتها ويجب أن تكون قابلة للتحلل فى البيئة إلى مواد بسيطة غير ضارة بهاChemical products should be designed so that at the end of their function they do not persist in the environment and break down into innocuous degradation products.
11. يجب تطوير طرق التحليل الكيميائى لتواكب سير التفاعل لحظيا . بحيث تراقب وتسيطر على التفاعل قبل تكوين أى مواد خطرةAnalytical methodologies need to be further developed to allow for real-time, in-process monitoring and control prior to the formation of hazardous substances
12. يجب اختيار المواد الكيميائية الآمنة من حيث النوع والتركيب بحيث تقلل بقدر الإمكان احتمال حدوث الحوادث الكيميائية من انطلاق الغازات أو الانفجارات أو الحرائقSubstances and the form of a substance used in a chemical process should be chosen so as to minimize the potential for chemical accidents, including releases, explosions and fires. وقد تم اختصار هذه المبادىء بكلمة PRODUCTIVELY

الكيمياء التحليلية الخضراء

نشأت الكيمياء التحليلة الخضراء كفرع مهم من الكيمياء الخضراء في عام 2000 وتعتبر فرع جديد من فروع الكيمياء الخضراء حيث تهتم بدور المحلل الكيميائي المهم بجعل عملية التحليل وخطواتها بالكامل صديقة للبيئة زمما يساعد على تحسين نوعية وبالتلي تقليل الاثار السيئة لعملية التحليل الكيميائي طرق التحليل ويكمن التحدي لهذا الفرع الوليد للكيمياء الخضراء في الحصول على نوعية ممتازة من النتائج وبالمقابل اقل ضرر ممكن على البيئة وبناءا على ذلك كان الهدف الرئيسي للكيمياء التحليلية الخضراء هو تطوير الطرق التحليلية لتكون صديقة للبيئة بحيث تأخذ عملية التطوير بعين الاعتبار الناحية الاقتصادية والنتائج المتوقعة والدقة والحساسية والانتقائية كعوامل مهمة لأي عملية تحليلة . وتعتبر كل خطوة من الخطوات الرئيسية بدورة حياة العملية التحليلة هدفا للتطوير نحو كيمياء خضراء ومن العناصر التي يجب تطويرها في دورة حياة العملية التحليلية:

• التحليل الميداني Field Analysis
• التحري Screening
• الاستخلاصExtraction
• طرق التخفيفDilution Methods

• طرق الهضمDigestion Methods
• بدائل الطور الحامل Alternative Mobile Phase

التحليل الميداني Field Analysis

تعتبر عملية التحليل الميداني بديل جيد لتقليل الضرر البيئي والتلوث الناتج عن عملية التحليل العادية . ويرتكز الهدف من الكيمياء التحليلية الخضراء على عدم استخدام او (على الاقل )تقليل المواد الكيميائية الخطرة ويتيح التحليل الميداني ومن اهم الامثلة عليه التحليل باستخدام حيود الاشعة السينية (XRF) عملية تحليل كاملة متكاملة بالميدان بدون الحاجة الى مواد او مذيبات خطرة او باستخدام اقل الكميات من المذيبات,وفي بعض الحالات يمكن الاستغناء عن المذيبات خلال عملية جمع العينات وتحضيرها وتحليلها

الفحص والتحري Screening

تعتبر عملية التحري والتي تتضمن وصف شامل للمشكلة البيئية ولموقعها وعناصرها وبالتالي اختبار جميع العناصر الممثلة للموقع او للعينة بشكل متساوي معتمد على المبادىء الاحصائية والكيميائية لضمان صحة ومنهجية عملية البحث.وتستطيع تقنيات الفحص الصحيحة تقليلي عدد العينات وبالتالي تقليل الاستهلاك المادي والعملي للمواد الكيميائية الضارة مما يخفف الضررعلى البيئة ومواردها.

طرق التخفيفDilution Methods

تحتاج الكثير من عمليات التحليل البيئية الى خطوة التخفيف للمحاليل المعيارية والعينات ...الخ .وبالعودة الى التاريخ فأن عملية تحضير المحاليل المعيارية خصوصا ذات التحليل المنخفض جدا تعتبر مهمة المحلل الكيميائي والتي تتطلب منه عملية استهلاك لمذيبات بكميات كبيرة وهذا ينتج مخلفات ونفايات كيميائية ضارة وتهدف الكيمياء التحليلية الخضراء الى اتمتتة عملية التخفيف ياستخدام اجهزة دقيقة مما يقلل من الاستهلاك والمخلفاتوبالتالي عملية تحليل صديقة للبيئة .

طرق التحليل الكيميائي الخضراء

توجد عدة طرق تحليلة صديقة للبيئة وطرق اخرى تم تطورها لتكون صديقة للبيئة ونذكر منها :

• إستخراج من الحالة الصلبة solid phase extraction
• استخلاص السوائل المضغوطة Pressurized Fluid Extraction
• مايكرواستخراج السائل من السائل Micro liquid-liquid extraction
•  استخراج بالموجات فوق الصوتية Ultrasonic extraction
• استخراج السوائل فوق الحرجةSupercritical fluid extraction
• والعديد من الطرق التحليلية سيتم ذكرها في مقالة اخرى