اكتشافات كيميائية جاءت بالصدفة

اكتشافات كيميائية جاءت بالصدفة

في عالم العلم والبحث العلمي، لا يمكننا إغفال دور الصدفة في توجيهنا نحو اكتشافات جديدة ومبتكرة. فقد أظهر التاريخ العلمي أن الكثير من الاكتشافات الكيميائية الهامة جاءت بالصدفة، حيث كان العلماء يسعون للبحث عن شيءٍ ما وفي النهاية اكتشفوا شيئًا آخر تمامًا وغير متوقع.

تعتبر هذه الاكتشافات الكيميائية التي جاءت بالصدفة نقطة تحول في مجال الكيمياء، حيث تم فتح أبواب جديدة للتفكير والتجربة والاكتشاف. إنها تذكير قوي بأننا لا نعرف كل شيء عن العالم المحيط بنا وأن الصدفة قد تقودنا إلى أفكار ومفاهيم جديدة.

من أمثلة هذه الاكتشافات الكيميائيةالتي جاءت بالصدفة:

1- البنسلين:

من المحتمل أن يكون هذا هو الاكتشافات الكيميائية العرضية الأكثر شهرة والأكثر تأثيرًا في التاريخ.

في عام 1928 ، عندما عاد عالم الأحياء الدقيقة البريطاني.  ألكسندر فليمنج إلى مختبره في مستشفى سانت ماري في لندن بعد إجازته الصيفية ، ولاحظ أن العفن قد تسبب في تلوث بعض أطباق بتري. لكن هذا لم يكن مجرد قالب. يبدو أن العفن الذي وجده يحتل مستعمرات المكورات العنقودية الذهبية قد منع البكتيريا من النمو بالقرب منه. هذا القالب كان يسمى Penicillium notatum .

كتب فليمنج نتائجه غير العادية ولكن لم يكن لديه الموارد أو المهارات التي يحتاجها لمتابعة البحث.

بعد عشر سنوات ، صادف هوارد فلوري أستاذ علم الأمراض في جامعة أكسفورد. جمعت ورقة فليمينج وفريقًا من علماء الأمراض لدراسة قوى المضادات الحيوية للبنسليوم . نجح فريق فلوري في استخلاص البنسلين من البكتيريا واستمر في إثبات تأثيره كمضاد حيوي – أولاً في الفئران ، ثم عند البشر. أخيرًا ، بعد اكتشاف كيفية إنتاجه على نطاق واسع ، أثبت البنسلين أنه أكثر الأدوية فعالية على الإطلاق في ذلك الوقت.

2- الفازلين:

ينظر الكثيرون إلى هلام البترول ، الذي يشار إليه عادةً باسمه التجاري ، الفازلين ، على أنه علاج شامل للجروح والنتوءات والخدوش والكدمات والطفح الجلدي والأمراض الموضعية الأخرى. لكن الفازلين لم يكتشفه عالم أو طبيب أو مهندس. تم اكتشافه من قبل عمال الحفر .

في منتصف القرن التاسع عشر ، تم اكتشاف البترول بالقرب من بلدة تيتوسفيل الصغيرة بولاية بنسلفانيا ، وسرعان ما أصبحت حقول النفط هناك غزيرة الإنتاج. لكن سرعان ما اكتشف عمال المنصة تعقيدًا: فالشمع الزيتي يميل إلى التراكم على الحفارات البترولية ، وتتسبب البقايا في تعطل آلاتهم.

في الوقت نفسه ، كان عالم في نيويورك يدعى روبرت أوغسطس شسبروج ، الذي قضى سنوات عديدة في العمل بزيت حوت العنبر ، مهتمًا بتعلم طرق جديدة يمكنه من خلالها استخدام البترول. بدأت المادة الكيميائية التي تم العثور عليها مؤخرًا في جعل عمله قديمًا ، ولم يرغب في إبعاده عن العمل.

عند زيارة تيتوسفيل ، سمع شسبروج عن “شمع القضيب” الذي كان على العمال التعامل معه ، لكنه علم أيضًا أن بعض العمال بدأوا في وضع الشمع على جروحهم ، ووجدوا أنه ساعدهم على الشفاء بشكل أسرع. مفتونًا ، أعاد شسبروج بعضًا من هذا الشمع إلى مختبره في نيويورك ، وصقله إلى هلام ، وحصل على براءة اختراع لعملية صنعه ، وبدأ في بيعه تحت اسم فازلين.

3- التفلون polytetrafluoroethlyne (PTFE) : 

في نفس العام الذي بدأ فيه بحث فلوري عن البنسلين ، قام أحد العلماء في شركة دوبونت باكتشاف كيميائي عرضي آخر.

تم تكليف روي بلونكيت من شركة دوبونت باكتشاف المبردات غير السامة لتحل محل المواد السامة مثل الأمونيا وثاني أكسيد الكبريت. في مرحلة ما ، كان بلونكيت يجرب مادة مبردة غازية تسمى رباعي فلورو إيثيلين (TFE). لقد صنع 100 رطل من الأشياء وخزنها في اسطوانات صغيرة.

في أحد الأيام ، فتح بلونكيت إحدى الأسطوانات – ولم يخرج غاز. لا تزال الأسطوانات تزن كما هي ، مما يعني أن الغاز لم يتسرب. يبدو أن TFE قد اختفى!

لمزيد من التحقيق ، قطع بلونكيت الأسطوانات مفتوحة. ولدهشته ، تبلمر غاز TFE إلى مسحوق شمعي ، polytetrafluoroethlyne (PTFE) ، وعلق في الاسطوانة. وجد بلونكيت أن مادة PTFE زلقة للغاية ؛ في الواقع ، إنها واحدة من أكثر المواد انزعاجًا التي عرفها الجنس البشري. بعد فترة وجيزة ، بعد الحصول على اسم العلامة التجارية “Teflon” ، بدأت شركة DuPont في تسويق المادة للاستخدامات الصناعية ، وجمع العقود الحكومية خلال الحرب العالمية الثانية ، والشراكة مع العلامات التجارية الراسخة لدمج المادة في مجموعة متنوعة من المنتجات ، بما في ذلك شريط السباكة ، طارد للبقع ، وأواني غير لاصقة. 

4- غراء سوبر جلو superglue :

بينما كان البنسلين ينقذ الأرواح خلال الحرب العالمية الثانية ، كان علماء آخرون يعملون بجد لتطوير مواد جديدة للمعدات العسكرية التي سيكون إنتاجها أرخص وأسهل. في عام 1942 ، كان العالم هاري كوفر يؤدي دوره من خلال البحث عن مواد جديدة يمكن استخدامها لصنع مشاهد من الأسلحة البلاستيكية. في بحثه ، صادف سيانو أكريليت. كانت هذه المادة الكيميائية مثالية ، لكنها تمسكت بكل شيء تلمسه. لم يكن ذاهب إلى العمل. بعد ذلك ، تخلى كوفر عن المادة الكيميائية وبحث عن شيء آخر لاستخدامه.

في عام 1951 ، عمل كوفر في شركة إيستمان كوداك ، وانضم إلى فريد جوينر ، الذي كان يبحث عن طلاءات مقاومة للحرارة لقمرة القيادة النفاثة ، وكان أحد المركبات التي اختبرها هو سيانو أكريليت من كوفر. فشل المركب مرة أخرى للغرض المقصود ؛ بدلاً من ذلك ، عندما كانوا يختبرون كيفية مرور الضوء من خلاله ، استخدمه الكيميائيان لربط عدستين حراريتين ، ووجدوا أنهما لا يستطيعان فصل العدسات. كانوا قلقين من أنهم دمروا معدات عسكرية قيمة.

أخيرًا ، في عام 1959 ، بعد محاولتين فاشلتين في إنشاء منتجات للجيش باستخدام نفس المركب ، أدرك كوفر وجوينر أخيرًا الإمكانات التجارية للمادة الكيميائية ، وبدأوا في بيعها كغراء للمستهلكين. الآن ، تقوم العديد من الشركات بشكل مستقل بتصنيع superglue تحت أسماء مختلفة ، بما في ذلك Krazy Glue. والتي ، حقيقة تسويقية ممتعة ، تم توضيحها بهذه الطريقة ليس كتكتيك تسويقي ، ولكن ببساطة لتأمين علامة تجارية.

في الواقع ، أصبحت العلامة التجارية Krazy Glue ، وليس Super Glue الأصلي ، اسمًا مألوفًا لفئة المنتج. 

5-المطاط:

قبل “إعادة اكتشاف” كولومبوس للمطاط وإدخاله في الثقافة الغربية بشكل عام ، كانت هذه المادة المرنة بشكل طبيعي تُستخدم لقرون عديدة ، وإن لم يكن تجاريًا. يتم حصاد المطاط الطبيعي من النسغ الخارج من لحاء شجرته. 

نشأ مصطلح “المطاط” من استخدام هذه المادة في المحايات بالقلم الرصاص. يمكن أن يمسح العلامات التي رسمها قلم الرصاص ، ومن هنا جاءت تسميته.

خلال السنوات الأولى من الاكتشاف ، تم استخدام المطاط للعديد من المنتجات بما في ذلك الكرات والحاويات وكمادة مضافة للمنسوجات. كان من أكثر الجوانب السلبية إثارة للقلق أن المطاط لا يتحمل درجات الحرارة القصوى وأصبح هشًا في الطقس البارد ولزجًا في درجات الحرارة الزائدة.

 المطاط الطبيعي في شكله الخام هو عبارة عن عصارة سميكة يتم تصريفها من Hevea brasiliensis (شجرة المطاط) التي تزرع في المناطق الاستوائية مثل البرازيل. تعد ماليزيا وإندونيسيا حاليًا من أكبر موردي المطاط الطبيعي.

على الرغم من عيبه الواضح ، كان المطاط سلعة رئيسية في السنوات الأولى للثورة الصناعية. عند مزجه بالحمض ، يصبح السائل السميك مرنًا بدرجة كافية ليتحول إلى جميع أنواع الأشكال والأشكال. لم ير العالم طريقة لجعل المطاط أكثر موثوقية في البيئات الصناعية حتى قام تشارلز جوديير باكتشاف عرضي للصيغة الصحيحة لمعالجة النسج الكثيف في عام 1839.

بداية حياته المهنية كشريك في أعمال والده للأجهزة ، والتي أفلست في النهاية في عام 1830 ، حول جوديير اهتمامه إلى معالجة المطاط. كان هدفه بسيطًا للغاية: إيجاد طريقة لإنتاج المطاط بدون الخصائص السلبية المعروفة سابقًا.

حدث أول اختراق رئيسي لـ جوديير في عام 1837 ، عندما اكتشف أن حمض النيتريك يمكن أن يجعل المطاط الطبيعي جافًا وسلسًا. على الرغم من أنه لم يكن مثاليًا ، إلا أنه كان أفضل من أي شيء حدث من قبل في صناعة معالجة المطاط.

تم منحه عدة آلاف من شريك تجاري لبدء الإنتاج ، لكن الذعر المالي لهذا العام حول المشروع إلى فشل. عاش جوديير وعائلته في الواقع في مصنع مهجور للمطاط في جزيرة ستاتين لفترة من الوقت ، حيث كانوا يعيشون بشكل أساسي على الأسماك. حصل على دعم آخر في بوسطن ، وهذه المرة تم التعاقد معه لإنتاج أكياس بريد مطاطية للحكومة. بعد ازدهار مؤقت بفضل هذا المشروع ، تحولت تركيبة حمض النيتريك إلى فشل آخر. ذابت أكياس البريد عند تعرضها لدرجات حرارة عالية.

بعد سنوات طويلة من العبث التام تقريبًا ، انتقل جوديير إلى وبرن ، ماساتشوستس. كان المزارعون حول المكان الذي يعيش فيه كرماء بما يكفي لإعطاء أطفاله الحليب والطعام.

 حدث أكبر اكتشاف له في فبراير 1839. كان في متجر ووبرن العام لإظهار أحدث صيغته (وإن كانت فاشلة) في معالجة المطاط. لابد أنه كان يومًا غير عادي بالنسبة إلى جوديير لأن الرجل المعتدل كان يبدو متحمسًا جدًا في المتجر. 

لوّح قطعة من المطاط اللزج في الهواء ولسبب ما سقطت المادة على موقد ساخن. لقد كشطها ، وما حدث بعد ذلك فاجأه. بدلاً من الذوبان مثل الشراب ، تفحم المطاط. حول المنطقة المتفحمة ، ظل المطاط نابضًا وجافًا.

كان لا يزال على جوديير معرفة السبب وراء التركيبات الجديدة ، حتى يتمكن من تطوير الصيغة الصحيحة لتكرار العملية العرضية التي واجهها سابقًا في المتجر.

 أخيرًا ، فعل: يجب خلط المطاط بنسبة 8٪ من الكبريت مع الرصاص ليعمل كمسرّع وتسخينه على البخار تحت ضغط عند 270 درجة فهرنهايت لمدة تصل إلى 8 ساعات. أعطته العملية أكثر النتائج اتساقًا. قدم براءة الاختراع لها في 30 يناير 1844.

قدم توماس هانكوك ، مهندس اللغة الإنجليزية الذي علم نفسه بنفسه ورائد في صناعة المطاط ، براءة اختراع إنجليزية لنفس معالجة المطاط في 21 نوفمبر 1843 ، قبل حوالي ثمانية أسابيع من جوديير .

وفقًا لهانكوك ، جاءت الفكرة من عينة من المواد التي عرضها عليه ويليام بروكيندون – صديقه – الذي حصل عليها من أمريكا. تمت معالجة مادة العينة بالمطاط بالكبريت. كان مصطلح الفلكنة أيضًا فكرة بروكيندون . 

كانت المعارك القانونية للحصول على حقوق براءات الاختراع من المشاكل المستمرة التي أزعجت جوديير لبقية حياته. لقد أبرم صفقات سيئة مع أطراف أخرى ، ولم يكسبه سوى جزء بسيط مما كان يجب أن يحصل عليه مقابل اكتشافه. 

عندما توفي جوديير في عام 1860 عن عمر يناهز 59 عامًا ، ترك ديونًا تبلغ حوالي 200000 دولار. في عام 1898 ، أطلقت شركة مطاط مقرها في أكرون بولاية أوهايو على نفسها اسم شركة Goodyear Tire and Rubber Co. ، تكريما لـ Goodyear ، الرجل الذي اخترع عملية تقسية المطاط بالكبريت. بعض الناس صنعوا واستمروا في جني الملايين من فكرته.

تم إدخال جوديير في قاعة مشاهير المخترعين الوطنية في عام 1976. واستمر إرثه ، جزئيًا بفضل فرانك سيبرلينج ، مؤسس شركة Goodyear للإطارات والمطاط ، على الرغم من أن الشركة لم تكن مرتبطة أبدًا بجوديير أو نسله.

6- أعواد الكبريت (أعواد الثقاب ):

وفقًا لتشارلز داروين ، كانت النار أهم إنجاز بشري بعد اللغة. ومنذ أن تعلمنا إشعال النار ، حاول البشر معرفة كيفية تحسين عملياتنا. قبل اختراع مباراة الاحتكاك ، كانت الحرائق تُشعل عادةً باستخدام الصوان والصلب أو مثقاب الحريق ، وكلاهما يمكن أن يكون شاقًا.

اعتمدت المباريات المبكرة على مواد كيميائية ، مثل “مباراة بروميثيوس” التي تم اختراعها عام 1829 ، والتي تحتوي على قنينة زجاجية من حمض الكبريتيك ملفوفة في الورق ؛ أشعلت المباراة بسحق القارورة الزجاجية. 

كان داروين نفسه من المعجبين بهذه الأشياء ، وكان يستمتع بالآخرين عن طريق عض أعواد الثقاب لإشعالهم. ومع ذلك ، كما قد يتخيل المرء ، فإن المباراة التي يغري الناس بإشعالها بأفواههم لها بعض عيوب السلامة.

في نفس الوقت تقريبًا ، كان الصيدلاني البريطاني جون ووكر يجري تجارب على مواد كيميائية عندما كشط بطريق الخطأ عصا مغلفة في موقده. اشتعلت النيران في العصا ، مما أعطى ووكر فكرة. في عام 1827 ، بدأ بيع “Congreves” في صيدليته ، على شرف مخترع نوع من الصواريخ.

 كان Walker Congreve عبارة عن أعواد من الورق المقوى مغلفة بمزيج من كلورات البوتاسيوم وكبريتيد الأنتيمون ، والتي ستشتعل عند اصطدامها بقطعة من ورق الصنفرة.

على الرغم من أن اختراع ووكر كان شائعًا على الفور ، إلا أنه اختار عدم تسجيل براءة اختراعه. ونتيجة لذلك ، نسخ آخرون تصميمه وبدأوا في بيع نسخهم الخاصة ، مما أدى إلى حجب دوره كمخترع. لم يمض وقت طويل على وفاته في عام 1859 حتى تم الاعتراف به كمنشئ أول مباراة احتكاك.

7-السكرين ( التحلية الصناعية) :

نعرف جيدا  إحدى أهم القواعد في المختبر ؛ وهي التأكد من تنظيف معدات وأدوات البحث بشكل صحيح بعد كل استخدام. حتى لا تؤدي المخلفات الكيميائية في حاويات الأواني الزجاجية إلى جعل التجربة التالية (بنفس المعدات) عديمة الفائدة أو غير دقيقة لأن الأدوات ملوثة بمواد غير مرغوب فيها.

بدأ اكتشاف السكرين (مُحلي صناعي) بنفس الكسل الذي أدى إلى إنتاج البنسلين. يمكن أن يتسبب سوء النظافة في المختبر الكيميائي في حدوث كوارث ، لكن كونستانتين فاهلبيرغ حوله إلى مشروع جاد لكسب المال.

من خلال العمل مع إيرا ريمسن في المختبر بجامعة جونز هوبكنز عام 1878 ، لم يتوقع فاهلبيرج بالتأكيد اكتشاف صيغة منتج التحلية الاصطناعية في كل مكان. 

يوم واحد بعد ساعات طويلة في المختبر ، ذهب فاهلبيرج إلى منزله للاستمتاع بالخبز المصنوع منزليًا الذي أعدته له زوجته. عندما بدأ يأكل الخبز ، لاحظ شيئًا مختلفًا في طريقة مذاقه. سأل زوجته لاحقًا عما إذا كانت قد استخدمت وصفة مختلفة ، لكنها أكدت أنه لم يتغير شيء.

 في تلك الليلة ، أدرك فاهلبيرج أن طعم الخبز كان أكثر حلاوة من المعتاد وتساءل عن سبب الاختلاف. كان أحد التفسيرات المعقولة الوحيدة هو أن فاهلبيرغ لم ينظف يديه بشكل صحيح في المختبر ، لذلك كانت هناك بعض المخلفات الكيميائية على يديه.

بناءً على استنتاجه الخاص بأنه لا بد أنه نقل مواد كيميائية معينة من تجاربه ، كان فاهلبيرغ مصممًا على معرفة المواد الكيميائية التي تركت على جلده في اليوم التالي في المختبر.

 بدأ في تجميع جميع معدات المختبر التي استخدمها من قبل (والتي لم يغسلها أيضًا) ، وفي الواقع تذوقها واحدة تلو الأخرى. 

بعد هذه الحلقة من الاختبارات غير الصحية ، تعرف على المادة الكيميائية التي جعلت طعم خبزه أكثر حلاوة في الليلة السابقة: كبريتيد البنزويك. نشر فاهلبيرج ورمسن مقالات عن المادة الكيميائية في عامي 1879 و 1880.

بعد عدة سنوات ، كان فاهلبيرغ يعمل في مدينة نيويورك وتقدم بطلب للحصول على براءة اختراع لطريقة إنتاج التحلية الاصطناعية ، أو “السكرين” كما أسماها.

 في عام 1886 ، بدأ في إنتاج السكرين في مصنع مقره في ماغديبورغ ، ألمانيا. براءة اختراع السكرين وشعبية تجعل فهلبرغ رجلاً ثريًا.

مما سبق يمكننا أن نستنتج أن الاكتشافات الكيميائية التي تأتي بالصدفة لها دور كبير في تطور العلوم الكيميائية. قد تكون الصدفة بوابة لفهم جديد وتطبيقات مذهلة قد لا يكون لدينا الوعي بها قبل ذلك.

إنها تذكير بأن علم الكيمياء لا يزال يحمل الكثير من الأسرار التي نكتشفها بشكل مفاجئ وغير متوقع.لذا، يجب على العلماء أن يبقوا مفتوحين للصدفة والاكتشافات الغير متوقعة، وأن يشجعوا روح الفضول والتجربة في أبحاثهم.

يمكن أن تكون الأخطاء والمفارقات أحد أهم الأدوات للوصول إلى اكتشافات رائعة ومبتكرة.

المراجع:

1- موقع www.acsmediakit.org أطلعت عليه بتاريخ 27/6/2023.

2-موقع www.mynewlab.com أطلعت عليه بتاريخ 27/6/2023.

3- موقع www.history.com  أطلعت عليه بتاريخ 27/6/2023.

4- موقع www.cadcrowd.com أطلعت عليه بتاريخ 27/6/2023.