عمل المحفِّزات

2011 الطاقة و التفاعلات

گريس گوپر

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

يستخدم الناس المحفِّزات منذ آلاف السنين في تحضير الأطعمة التقليدية. ففي صنع البيرة والخمور وغيرها من المشروبات الكحولية، تتفكك السكريات الطبيعية، مثل الجلوكوز، إلى ثاني أكسيد الكربون والإيثانول (مادة كحولية). وتتفكك هذه السكريات عن طريق نوع من الفطريات وحيدة الخلية تسمى الخمائر، التي تنتج محفِّزات طبيعية تساعد على تعزيز هذه التفاعلات. كما تستخدم الخميرة في خَبْز الخبز، حيث تساعد فقاعات ثاني أكسيد الكربون التي تحررها الخميرة داخل العجين على انتفاخ الخبز، والمحفِّزات مهمة أيضاً في العمليات الصناعية الحديثة المستخدمة في إنتاج الكثير من الأغذية التي نتناولها في الزمن الحاضر. وفي الصناعات البتروكيميائية، هناك طيف واسع من المنتجات التي تصنّع من البترول (النفط المستخرج من باطن الأرض) عن طريق استخدام المحفِّزات. وتشمل هذه المنتجات الجازولين (البنزين) وزيوت التشحيم والتزليق والمواد البلاستيكية (اللدائن) والغاز الذي نستخدمه في التدفئة والإنارة.

تتكوّن كافة هذه المنتجات من غازات وسوائل مشتقة من البترول. كما أن هذا المزيج من المركّبات يضم جزيئات مختلفة الأحجام. يتم أولاً تسخين البترول كي تتحول المركّبات ذات الجزيئات الصغيرة إلى غازات، حيث يتم تجميعها وفصلها

عن بقية المزيج. ثم يتم تفكيك الجزيئات الأكبر حجماً في المخلوط بالوسائل الكيميائية من أجل تكوين جزيئات أصغر حجماً وأكبر فائدةً، وتسمى هذه العملية «التكسير». وقد تحتاج بعض الجزيئات الأخرى إلى الترابط مع بعضها أو إعادة تشكيلها من أجل الحصول على أفضل مزج للمركّبات الناتجة. يستخدم مهندسو الكيمياء في عمليات تكوين الجزيئات محفِّزات يجري

انتقاؤها بعناية من أجل التحكم بأصناف وكميات المواد المنتجة.

تؤدي المحفِّزات دوراً مهماً أيضاً في العديد من العمليات الصناعية الأخرى. ففي عملية «هابر- بوش» لإنتاج النشادر (انظر الصفحة 57)، تُستخدم برادة الحديد الممزوجة مع أكاسيد البوتاسيوم والكالسيوم والألمنيوم كمادة محفِّزة. كما يُستخدم أكسيد الفاناديوم (V2O5) كمادة محفِّزة في طريقة التماسّ لصناعة حمض الكبريتيك. ويتم تصنيع السمن النباتي (المارجرين) عن طريق إضافة الهيدروجين إلى الزيوت والدهون، حيث يستخدم فلز النيكل كمحفِّز لهذا التفاعل.