بازسازیِ تغییرات اقلیمی در آشپزخانه

هم‌نشینی با علم > یک تجربه > بازسازیِ تغییرات اقلیمی در آشپزخانه

تاریخ انتشار: ۱۸ خرداد ۱۴۰۰

problem

کربن دی‌اکسیدِ موجود در جوّ چه اثری بر آب اقیانوس‌ها می‌گذارد؟ آیا ممکن است فعالیت‌های انسانی برای آبزیانِ اقیانوس‌ها خطرناک باشد؟ در آشپزخانه کربن دی‌اکسید بسازید و اثر آن را بر آب آزمایش کنید.

دست به کار شوید!

۱

این وسایل را آماده کنید:

  • یک شناساگر اسید و باز مانند شناساگر کلم قرمز (روش تهیه را اینجا ببینید)
  • دو لیوان شفاف
  • یک ظرف یا درپوش که بزرگ‌تر از دهانه لیوان‌های شفاف باشد
  • لیوان کاغذی کوچک
  • گیره کاغذ
  • سرکه 
  • جوش شیرین

۲

شناساگر را با آب رقیق کنید تا کمرنگ شود و در دو لیوان شفاف مقداری از آن را بریزید. لیوان‌ها را جلوی یک سطح سفید و روی یک کاغذ سفید بگذارید تا بتوانید تغییرات را به‌خوبی ببینید.

۳

در لیوان کاغذی حدود نصف قاشق چایخوری جوش شیرین بریزید و آن را با گیره‌ی کاغذ یا چسب، داخل یکی از لیوان‌های شفاف ثابت نگه دارید، طوری‌که لبه‌ی لیوان کاغذی حدود یک سانتی‌متر پایین‌تر از لبه‌ی لیوان شفاف باشد.

 

توجه: زیرِ لیوان کاغذی نباید با محلول شناساگر در تماس باشد.

۴

حدود یک قاشق چایخوری سرکه به لیوان کاغذی اضافه کنید و بلافاصله درپوش را روی لیوان شفاف بگذارید تا گازی که تولید می‌شود از بالای لیوان خارج نشود.

۵

از روبه‌رو به سطح مایع درون لیوان شفاف نگاه کنید. رنگ شناساگر در دو لیوان چه تفاوتی دارد؟ تغییر رنگ از کدام ناحیه شروع می‌شود؟

چه می‌شود که رنگ شناساگر در یکی از لیوان‌ها تغییر می‌کند؟ در لیوان کاغذی چه گازی تولید می‌شود؟ این گاز چگونه به محلول شناساگر می‌رسد و رنگ آن را تغییر می‌دهد؟

چقدر طول می‌کشد تا شناساگر به‌طور یکدست تغییر رنگ دهد؟

چطور اتفاق افتاد؟

وقتی که در لیوان کاغذی سرکه را با جوش شیرین مخلوط می‌کنیم، این دو ماده با هم واکنش می‌دهند و گاز کربن دی‌اکسید تولید می‌کنند. این گاز از منافذِ لیوان کاغذی بیرون می‌آید و در مایعِ ته لیوان (عصاره کلم قرمز حل‌شده در آب) نفوذ می‌کند. وقتی که گاز کربن دی‌اکسید وارد آب می‌شود، واکنشی بین آنها انجام می‌شود. محصول واکنش بین آب و کربن دی‌اکسید اسید ضعیفی به نام کربنیک اسید است. عصاره کلم قرمز در اینجا نقش شناساگر اسید و باز را بازی می‌کند. در کلم قرمز ماده‌ای به نام آنتوسیانین وجود دارد که در اثر تماس با اسیدها و بازها تغییر رنگ می‌دهد. مقایسه‌ی رنگ محلول در دو لیوان با رنگ‌های مختلف شناساگر آنتوسیانین در محیط‌های اسیدی و بازی (شکل زیر) نشان می‌دهد که آبِ لیوان سمت چپ در اثر نفوذِ کربن دی‌اکسید اسیدی شده است.

رنگ شناساگر کلم قرمز در محیط‌های مختلف اسیدی و بازی. از راست به چپ خاصیت اسیدی بیشتر می‌شود. (منبع: braukaiser.com)

 

با نفوذ کربن دی‌اکسید به آب، تغییر رنگ شناساگر در لیوان از سطح مایع شروع می‌شود و به‌تدریج به همه قسمت‌های آن می‌رسد. در سطح اقیانوس‌ها هم همین اتفاق می‌افتد. کربن دی‌اکسیدِ موجود در جوّ زمین می‌تواند در آب اقیانوس‌ها نفوذ کند. در واقع یکی از کارکردهای مهم اقیانوس‌ها تنظیم میزان کربن دی‌اکسید در جوّ است. تبادل کربن دی‌اکسید بین جوّ و اقیانوس‌ها بخشی از چرخه‌ی سریع کربن (که چرخه کوتاه‌مدت کربن نیز نامیده می‌شود) است. امروزه در اثر استفاده‌ی‌ روزافزون بشر از سوخت‌های فسیلی و همچنین از بین رفتن جنگل‌ها، کربن دی‌اکسید موجود در جوّ زمین به‌طور غیرعادی در حال افزایش است و این باعث مختل شدن چرخه‌ی سریع کربن می‌شود. کربن دی‌اکسیدِ بسیار زیادی که وارد اقیانوس‌ها می‌شود طی چندین مرحله واکنش شیمیایی که یکی از آنها را در این آزمایش دیدیم، pH آب اقیانوس‌ها را کاهش دهد، یعنی خاصیت اسیدیِ آب اقیانوس را بیشتر کند (درباره مقیاس pH اینجا بخوانید).

اسیدی شدن از سطحِ محلول شناساگر شروع می‌شود و به‌تدریج به همه قسمت‌های آن می‌رسد.

جالب است بدانید…

نفوذ کربن دی‌اکسید از اقیانوس‌ها به جوّ زمین‌ هم اتفاق می‌افتد، یعنی جریان دوطرفه‌ای از کربن دی‌اکسید بین جوّ و اقیانوس‌ها وجود دارد که اگر از حالت عادی خارج نشود، خاصیت اسیدی اقیانوس‌ها هم ثابت می‌ماند؛ اما فعالیت‌های انسانی مانند جنگل‌زدایی و استفاده از سوخت‌های فسیلی (نفت، بنزین، گاز طبیعی، زغال سنگ، گازوییل، …) این تعادل را به هم زده است و حجم زیاد و رو به افزایشِ کربن دی‌اکسید در جوّ زمین علاوه بر گرمایش زمین، باعث شده است هر سال مقدار بیشتری کربن دی‌اکسید وارد اقیانوس‌ها ‌شود. قبل از صنعتی شدن جوامع بشری، pH اقیانوس‌ها نزدیک به ۸/۲ بود، اما در سال ۲۰۰۵ میلادی این pH به ۸/۱ رسید. شاید بپرسید وقتی هر دو این pHها بازی‌اند و کاهش pH هم فقط یک‌دهم واحد است، چرا صحبت از اسیدی شدن می‌کنیم، اما باید توجه کنید که در هر حال کم شدن pH نشان از اسیدی‌تر شدن است و از طرفی مقیاس pH طوری تعریف شده که همین تغییرِ به ظاهر کوچک نشان‌دهنده آن است که خاصیت اسیدیِ آب اقیانوس سی درصد بیشتر از زمان قبل از صنعتی شدن شده است. اگر pH یک واحد کم شود، معادل با ده برابر شدنِ خاصیت اسیدی است.

 

اسیدی شدن اقیانوس چه اثری بر موجودات زنده‌ی ساکن در آن می‌گذارد؟ برخی از جلبک‌ها و علف‌های دریایی که فوتوسنتز می‌کنند، از افزایش کربن دی‌اکسید سود می‌برند (چون مثل گیاهانِ روی خشکی برای زنده ماندن به کربن دی‎‌اکسید نیاز دارند). از سوی دیگری یکی از اتفاقاتی که با اسیدی شدنِ آب می‌افتد، کم شدن مقدار یون‌های کربنات است که وجودشان برای ساخته شدن بخش‌های آهکیِ مرجان‌ها‌، توتیاهای دریایی یا انواع صدف‌ها (که به‌طور عمده از ترکیب کلسیم کربنات تشکیل شده‌اند) ضروری است. در درازمدت، با از بین رفتن چنین موجوداتی، کل شبکه‌ی غذایی در اقیانوس مختل می‌شود و این به‌طور مستقیم بر زندگی ما انسان‌ها هم اثر می‌گذارد.

مطالب مرتبط