السلّم السكري الدولي
وحدة خارج النظام الدولي · المقدار: نسبة السكروز حسب زاوية دوران مستوى الاستقطاب
محلول السكر يُحسن إدارة مستوى استقطاب الضوء، وهذا الدوران متناسب مع كمية السكروز المذاب، حتى ليكفي أن تُسلَّط الإضاءة عبر أنبوب ويُنظر كم درجة لزم أن يُدار المحلِّل. والاكتشاف لبيو، وقد تم سنة 1815، وقد تعلّقت به التجارة لأن البصريات تجيب عن السؤال الذي لا يجيب عنه أي مكثاف: كم في الشراب من السكروز بالذات، لا من المواد المذابة عمومًا.
ومن هنا أيضًا ذلك الاقتران الجميل بدرجة بريكس، التي تُقاس بها العيّنة نفسها عبر الكثافة. بريكس يرى كل ما هو مذاب — السكروز والسكر المقلوب والأملاح والمواد الملوِّنة —، أما الاستقطاب فيستجيب للسكروز وحده تقريبًا، ولذلك كان الفرق بين العددين هو تلك الشوائب التي لا يريد المشتري أن يدفع ثمنها. ونسبة هذين العددين تُسمّى في المصنع نقاءً، وهي لا الحلاوة نفسها التي تحدد سعر الشحنة.
01 · التعريف
مئة درجة من السلّم السكري الدولي أُعطيت للوزنة المعيارية: 26,000 غرام من السكروز النقي، مُذابة ومُتمَّمة إلى مئة مليلتر ومُضاءة عبر أنبوب طوله مئتا مليمتر عند عشرين درجة مئوية. مثل هذه العيّنة تُدير مستوى الاستقطاب بمقدار 34,626 درجة إذا أُضيء بخط الصوديوم الأصفر، والسلّم كله ليس إلا هذه الزاوية، مأخوذةً مئةً ومقسومةً إلى مئة جزء متساوٍ.
القدرة على إدارة الاستقطاب تُسمّى الفاعلية البصرية، وهي قائمة على أن جزيء السكروز لا ينطبق على صورته في المرآة. والدوران متناسب مع التركيز ومع طول المسار في المحلول معًا، ومعامل التناسب يُسمّى الدوران النوعي؛ وهو في السكروز زائد ستة وستين ونصف، والزائد يعني دورانًا يمينًا، في اتجاه عقارب الساعة لناظر يستقبل الشعاع.
والتحفظات هنا بعدد التحفظات في أي سلّم اصطلاحي. فالدوران النوعي يتوقف على طول الموجة، ولذلك يقف في الرمز حرف D — خط الصوديوم الأصفر — مع أن مقاييس السكر اليوم تُضيء بخط الزئبق الأخضر، حيث تقابل مئة الدرجة 40,777 درجة من الدوران. ويتوقف أيضًا على الحرارة وعلى تركيز العيّنة نفسها، حتى إن جداول ICUMSA تعرض التصحيحات على حدة ويُحفظ الأنبوب في منظّم حراري.
وثمة دقيقة على حدة، وهي أن الجهاز لا يعدّ السكروز بل مجموع دورانات كل ما في المحلول. فما دامت الشوائب خاملة بصريًا كانت القراءة أمينة، فإذا تحلل السكروز إلى غلوكوز وفركتوز هبط الدوران بل غيّر إشارته، لأن الفركتوز يدير يسارًا أقوى مما يدير الغلوكوز يمينًا. وتُسمّى هذه الظاهرة القلب، وعليها بُنيت طريقة كاملة لتقدير السكروز من فرق قياسين.
المنزلق يحدد كم ذاب في العيّنة جملةً، والأزرار تختار ما الذي ذاب فيها بالضبط. المكثاف مع مقياس الانكسار يعدّان كل شيء بالتوالي ويعطيان درجات بريكس، ومقياس الاستقطاب يستجيب للسكروز وحده تقريبًا ويعطي درجات السلّم السكري، فتكون الفجوة بين الشريطين هي اللاسكريات التي لن يدفع أحد ثمنها.
ما دام السكروز سليمًا نما الدوران يمينًا مع كميته. فإذا تفكك صار من مادة واحدة مادتان تُديران إلى جهتين: الغلوكوز يمينًا بثلاث وخمسين، والفركتوز يسارًا باثنتين وتسعين، فيذهب المجموع إلى السالب. ولأجل هذا التبدل في الإشارة بالذات سُمّيت الظاهرة قلبًا، وعلى فرق الدورانين قبله وبعده بُنيت طريقة كليرجيه.
02 · التحويل
أدخل ما أظهره الجهاز
وداخل البصريات تكون التحويلات دقيقة، إذ درجة السلّم ليست إلا زاوية مقسومة على عدد ثابت. والتقريب يبدأ حيث يُنتقل من البصريات إلى الكتلة: فالتركيز يُستخرج من الزاوية بالغرام لكل مليلتر، أما النسب المئوية بالكتلة فتطلب كثافة المحلول، وتُؤخذ من الجداول.
وطول الأنبوب يمكن تغييره في الضبط الدقيق للبطاقة: المعتاد مئتا مليمتر، لكن للأشربة الداكنة يُؤخذ مئة، وللمحاليل الضعيفة جدًا أربعمئة.
لوح المرو الضابط هو ما يحفظ هذا السلّم في الحقيقة. فالسكروز لا يصلح معيارًا، لأنه يجذب الماء ويعكر ويُقلب من تلقاء نفسه ببطء، أما المرو فيدير الضوء بقوة بنيته الخاصة ويفعل ذلك سنين دون تغيّر، حتى إن مقياس السكر لا يُعاير بالسكر بل بلوح مُصدَّق بدرجات السلّم نفسه.
| القيمة | ملاحظة | ||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · مراتب العِظَم
الدوران النوعي: يسارًا ويمينًا04 · أدوات القياس
بماذا يُقاس السكر
والجهاز مبني بحيلة: فبدل أن يقيس الزاوية مباشرة يُبطل دوران المحلول بدوران مضاد لإسفين من المرو، يُزحزَح حتى يصير الحقل متجانسًا. والسلّم عندئذ مقسوم رأسًا بدرجات السلّم السكري، ولذلك لا يحتاج المشغّل إلى حساب ولا إلى النظر في الجداول.
جهاز الكيميائي العام، الذي سلّمه مقسوم بأمانة بدرجات الزاوية ومصدره مصباح صوديوم بذلك الخط D عينه. به يُقاس دوران أي مادة فعّالة بصريًا لا السكر وحده، ولذلك كل قيم الدوران النوعي المجدولة إنما نُيلت عليه.
جهازا السلّم المجاور: أحدهما يلتقط انكسار الشعاع على وجه موشور، والآخر يزن ببساطة حجمًا معلومًا، وكلاهما يعطي درجات بريكس، أي مجموع كل ما هو مذاب. وبدونهما يبقى الاستقطاب عددًا بلا مقام، لأن نقاء الشحنة يُحسب نسبةَ قراءة إلى أخرى.
الجهاز الوحيد الذي يعدّ كل سكر على حدة: تُفصل العيّنة على عمود فتُنال قمم منفصلة للسكروز والغلوكوز والفركتوز. وفي الشحنات المتنازع عليها وفي تحكيم المختبر يُصدَّق هو بالذات، أما الاستقطاب فيبقى في التجارة لأنه يجيب في دقيقة ولا يطلب كواشف ولا عمودًا.
05 · قواعد الكتابة
إشارة الدوران أرجح من مقداره
تُكتب درجة السلّم ملتصقةً بحرف لاتيني كبير، وتُفصل القيمة بمسافة. وفي الدوران النوعي الإشارة لازمة، إذ بدونها لا يُعرف إلى أي جهة يدور المستوى، ويُذكر في الرمز طول الموجة والحرارة: فحرف D للخط الأصفر للصوديوم، والدليل الأعلى لعشرين درجة مئوية. ولا يجوز مساواة درجات السلّم السكري بدرجات بريكس ولو لمحلول نقي: فقد يتوافق العددان، لكنهما يقيسان شيئين مختلفين.
الكتابة الثانية أسقطت الإشارة، وبدونها يفقد المقدار نصف معناه: فالسكروز والفركتوز يختلفان بالاتجاه أكثر مما يختلفان بالعدد. والثالثة تضع علامة مساواة بين الاستقطاب والكثافة، مع أن توافق العددين ممكن في السكروز النقي وحده ولا يبرهن شيئًا. والرابعة تتحدث عن «السكر» عمومًا، مع أن مقياس الاستقطاب يرى السكروز وحده ويعدّ السكر المقلوب بإشارة معاكسة، أي يطرحه.
06 · الوحدات المجاورة
وأقرب القرابة درجة بريكس، التي تُقرأ بها العيّنة نفسها عبر الكثافة، ودرجة بلاتو، المبنية على النحو ذاته لكن لنقيع الجعة. وكلا السلّمين يجيب عن سؤال «كم ذاب جملةً»، أما السلّم السكري فيجيب عن سؤال «كم من ذلك سكروز»، ولذلك يُحتفظ بهما في المصنع معًا دائمًا.
السكروز وحده
كل المادة الجافة
نقاء الشحنة
من بطاقات Simetrium يجاورها درجة Brix و درجة Plato, سلالم المكثاف °Bé / °Tw / °API، حيث تُقرأ الكثافة نفسها على طريقة النفطيين، قوة الكحول، حيث يذهب السكر بعد التخمّر، و الكثافة بوحدة kg/m³ بوصفه الأساس المشترك لكل هذه السلالم.
07 · القسم التاريخي
من دوران الضوء إلى سعر الشحنة
اكتشف جان-باتيست بيو أن مستوى الاستقطاب لا تديره البلورات وحدها بل المحاليل أيضًا، وأن مقدار الدوران يزداد مع التركيز. ولم يكن ثمة تفسير كيميائي حينئذ، غير أنه اتضح في الحال أن البصريات تُحسن النظر داخل المادة دون إتلاف العيّنة، وكان هذا أهم من النظرية نفسها.
اهتدى كارل فنتسكه إلى تقسيم الجهاز لا بدرجات الزاوية بل بنسب السكر المئوية رأسًا، إذ أخذ مئةً دوران وزنة معيّنة. ولم يعد المشغّل منذئذ محتاجًا إلى حساب ولا إلى معرفة بالبصريات: كان يقرأ عددًا يمكن نقله إلى بوليصة شحن، ونال مصنع السكر أول جهاز قياس حقيقي له.
أدرك كليرجيه أن تبدّل الإشارة عند تحلل السكروز ليس عائقًا بل أداة: فإذا قيست العيّنة قبل القلب وبعده، توقف فرق الدورانين على السكروز وحده، وتساقط كل ما عداه في المحلول. وجعلت طريقة الاستقطاب المزدوج القراءة موثوقة دفعةً واحدة، حتى لأشربة المصنع العكرة.
ظلت السلالم الوطنية تتفارق قرونًا في المرتبة الثالثة، فردّتها اللجنة الدولية لطرائق التحليل السكري الموحّدة إلى واحد، إذ ربطت المئة بالوزنة المعيارية وبخط الزئبق الأخضر. ومنذئذ يُكتب عقد البورصة على السكر الخام بهذه الدرجات، والعلاوة على عُشر الدرجة تعني الشيء نفسه في لندن وفي ساو باولو.
السلّم السكري يحفظه المرو لا السكر
قد يُظن أن معيار سلّم كهذا ينبغي أن يكون السكروز نفسه، غير أنه لا يصلح لهذا الدور البتة: فالسكروز يجذب الماء من الهواء، ويعكر من أدنى شائبة، ويتحلل من تلقاء نفسه، ومحلوله يعيش أيامًا معدودة. أما المرو فيدير مستوى الاستقطاب بقوة بنيته الخاصة، ويفعل ذلك سنين دون تغيّر، ولا يطلب وزنةً ولا دورقًا، ولذلك تُعاير مقاييس السكر بلوح من المرو مُصدَّق بدرجات السلّم نفسه.
فيتبيّن أن مقدارًا سُمّي باسم السكر واختُرع لتجارة السكر مربوط بمعدن وبطول موجة وبهندسة أنبوب، بينما لا يظهر السكر نفسه في هذه السلسلة إلا في آخرها، حين ينظر الجهاز إلى العيّنة. وهذا التركيب بعينه هو ما يجعله سلّمًا اصطلاحيًا لا ثابتًا من ثوابت الطبيعة: فالذي يُستعاد هنا ليس السكر بل التوافق بين الأجهزة، ولذلك لا تعيد ICUMSA كتابة الطبيعة بل كتابة بروتوكول.
الفهرس · وحدات القياس
جواز لكل كمية
سبع وحدات أساسية في النظام الدولي، واثنتان وعشرون مشتقة لها أسماؤها، ومقادير خارج النظام لا تقوم بدونها لا التقنية ولا التقويم.