13 min
نوبل الكيمياء عامَ 1952.. فصلُ المواد دقيقة للعِلم
-
- Technology
في الأروقةِ الهادئةِ لجامعةِ كامبريدج خلالَ ثلاثينياتِ القرنِ العشرين، التقى عقلانِ لامعانِ سعيًا وراءَ فكرةٍ ثوريةٍ منْ شأنِها أنْ تُعيدَ تشكيلَ مشهدِ الكيمياءِ التحليليةِ إلى الأبد.
"آرتشر جون بورتر مارتن"، وهوَ كيميائيٌّ شابٌّ وفضولي، وجدَ نفسَه يفكرُ في ألغازِ تقنياتِ الفصلِ في أثناءِ عملِه على كيمياءِ البنسلين. وبجانبِه، كانَ "ريتشارد لورانس ميلينجتون سينج" عالِمُ الكيمياءِ الحيويةِ الموهوبُ الذي يتمتعُ بفضولٍ لا يشبع، والذي كانَ وقتَها يستكشفُ طرقًا لكشفِ تعقيداتِ البروتينات.
تقاربتْ مساراتُهما الفردية، التي تبدو منفصلة، عندَما شرَعا في تعاونٍ لابتكارِ تقنيةٍ تُعرفُ الآنَ باسمِ كروماتوغرافيا التقسيم؛ أوِ التفريقِ اللوني.
كروماتوغرافيا التقسيمِ هيَ تقنيةُ فصلٍ تُستخدمُ في الكيمياءِ التحليليةِ لفصلِ الخليطِ وتحديدِ مكوناتِه بناءً على التقسيمِ التفاضُليِّ (أوِ التوزيع) بينَ مرحلتينِ غيرِ قابلتَينِ للامتزاج.
وتُمكِّنُ هذهِ التقنيةُ العلماءَ منْ تحديدِ المكوناتِ الفرديةِ داخلَ الخليطِ وقياسِها، مما يؤدي إلى تحسينِ فهمِ تكوينِ العينة. وهذا أمرٌ بالغُ الأهميةِ في مجالاتٍ مثلَ تحليلِ الطبِّ الشرعي، ومراقبةِ الجودة، والرصدِ البيئي.
وقدْ نجحَ التعاوُنُ بينَ "مارتن" و"سينج" في ابتكارِ تلكَ الطريقةِ بعدَ أبحاثٍ دامتْ لنحوِ ستِّ سنواتٍ كاملة، وبعدَ نحوِ عشرينَ عامًا على ابتكارِ طريقةِ الفصلِ هذه؛ حصلَ الثنائيُّ على جائزةِ نوبل الكيمياءِ لعامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ واثنينِ وخمسين.
لكنْ؛ كيفَ يُمكنُ أنْ يحصلَ عالِمانِ على تلكَ الجائزةِ لابتكارِ طريقةٍ لفصلِ المواد؟
تُركزُ الكيمياءُ إلى حدٍّ كبيرٍ على دراسةِ المنتجاتِ الطبيعية، التي يتمُّ الحصولُ عليها منَ الحيواناتِ أوِ النباتاتِ أوْ حتى البكتيريا والكائناتِ الحيةِ الدقيقةِ الأخرى.
وتحتوي المادةُ الأوليةُ المستخرجةُ منْ تلكَ الكائناتِ على عددٍ كبيرٍ منَ الموادِ المتنوعةِ على نطاقٍ واسع، بعضُها بسيطٌ والبعضُ الآخرُ أكثرُ تعقيدًا.
وأولُ ما يجبُ على الكيميائيِّ فعلُه هوَ عزلُ الموادِّ التي يهتمُّ بها عنِ المادةِ المرادِ تحضيرِها في صورةٍ نقية. والخطوةُ التاليةُ، إنْ أمكنَ، هيَ تحديدُ هذهِ الموادِّ ومعرفةُ مما تتكونُ وكيفيةِ تركيبِها منْ مكوناتٍ بسيطة.
حلُّ المشكلةِ الأولى، عزلِ المكونات، يمكنُ أنْ تكونَ صعبةً فعلًا، فمسألةُ استخراجِ موادَّ في حالةٍ نقيةٍ لا تمثلُ سوى جزءٍ صغيرٍ جدًّا منَ المادةِ الأولية.
لذا؛ حظيتْ طريقةُ مارتن وسينج بنجاحٍ كبير، خاصةً فيما قدْ يكونُ أهمَّ أشكالِها
في الأروقةِ الهادئةِ لجامعةِ كامبريدج خلالَ ثلاثينياتِ القرنِ العشرين، التقى عقلانِ لامعانِ سعيًا وراءَ فكرةٍ ثوريةٍ منْ شأنِها أنْ تُعيدَ تشكيلَ مشهدِ الكيمياءِ التحليليةِ إلى الأبد.
"آرتشر جون بورتر مارتن"، وهوَ كيميائيٌّ شابٌّ وفضولي، وجدَ نفسَه يفكرُ في ألغازِ تقنياتِ الفصلِ في أثناءِ عملِه على كيمياءِ البنسلين. وبجانبِه، كانَ "ريتشارد لورانس ميلينجتون سينج" عالِمُ الكيمياءِ الحيويةِ الموهوبُ الذي يتمتعُ بفضولٍ لا يشبع، والذي كانَ وقتَها يستكشفُ طرقًا لكشفِ تعقيداتِ البروتينات.
تقاربتْ مساراتُهما الفردية، التي تبدو منفصلة، عندَما شرَعا في تعاونٍ لابتكارِ تقنيةٍ تُعرفُ الآنَ باسمِ كروماتوغرافيا التقسيم؛ أوِ التفريقِ اللوني.
كروماتوغرافيا التقسيمِ هيَ تقنيةُ فصلٍ تُستخدمُ في الكيمياءِ التحليليةِ لفصلِ الخليطِ وتحديدِ مكوناتِه بناءً على التقسيمِ التفاضُليِّ (أوِ التوزيع) بينَ مرحلتينِ غيرِ قابلتَينِ للامتزاج.
وتُمكِّنُ هذهِ التقنيةُ العلماءَ منْ تحديدِ المكوناتِ الفرديةِ داخلَ الخليطِ وقياسِها، مما يؤدي إلى تحسينِ فهمِ تكوينِ العينة. وهذا أمرٌ بالغُ الأهميةِ في مجالاتٍ مثلَ تحليلِ الطبِّ الشرعي، ومراقبةِ الجودة، والرصدِ البيئي.
وقدْ نجحَ التعاوُنُ بينَ "مارتن" و"سينج" في ابتكارِ تلكَ الطريقةِ بعدَ أبحاثٍ دامتْ لنحوِ ستِّ سنواتٍ كاملة، وبعدَ نحوِ عشرينَ عامًا على ابتكارِ طريقةِ الفصلِ هذه؛ حصلَ الثنائيُّ على جائزةِ نوبل الكيمياءِ لعامِ ألفٍ وتِسعِمئةٍ واثنينِ وخمسين.
لكنْ؛ كيفَ يُمكنُ أنْ يحصلَ عالِمانِ على تلكَ الجائزةِ لابتكارِ طريقةٍ لفصلِ المواد؟
تُركزُ الكيمياءُ إلى حدٍّ كبيرٍ على دراسةِ المنتجاتِ الطبيعية، التي يتمُّ الحصولُ عليها منَ الحيواناتِ أوِ النباتاتِ أوْ حتى البكتيريا والكائناتِ الحيةِ الدقيقةِ الأخرى.
وتحتوي المادةُ الأوليةُ المستخرجةُ منْ تلكَ الكائناتِ على عددٍ كبيرٍ منَ الموادِ المتنوعةِ على نطاقٍ واسع، بعضُها بسيطٌ والبعضُ الآخرُ أكثرُ تعقيدًا.
وأولُ ما يجبُ على الكيميائيِّ فعلُه هوَ عزلُ الموادِّ التي يهتمُّ بها عنِ المادةِ المرادِ تحضيرِها في صورةٍ نقية. والخطوةُ التاليةُ، إنْ أمكنَ، هيَ تحديدُ هذهِ الموادِّ ومعرفةُ مما تتكونُ وكيفيةِ تركيبِها منْ مكوناتٍ بسيطة.
حلُّ المشكلةِ الأولى، عزلِ المكونات، يمكنُ أنْ تكونَ صعبةً فعلًا، فمسألةُ استخراجِ موادَّ في حالةٍ نقيةٍ لا تمثلُ سوى جزءٍ صغيرٍ جدًّا منَ المادةِ الأولية.
لذا؛ حظيتْ طريقةُ مارتن وسينج بنجاحٍ كبير، خاصةً فيما قدْ يكونُ أهمَّ أشكالِها
13 min