من أهم الجوانب التي يجب مراعاتها عندما يتعلق الأمر بما تركز عليه الكيمياء هو تحويل المواد إلى مواد أخرى ، مما يشير إلى دراسة التفاعلات الكيميائيةولماذا وكيف تحدث.
في الكيمياء، نلاحظ كيف تُستخدم المعرفة المكتسبة حول مادة ما لتحديدها بسهولة وتخصيص استخداماتها مع اتخاذ تدابير السلامة المناسبة. ويركز علم الكيمياء بشكل أساسي على تركيب المادة وخصائصها وتحولاتها، بالإضافة إلى تحليل الجسيمات والقوى التي تربطها ببعضها والتفاعلات المختلفة التي تُشكل بنية المواد.
ما هي الكيمياء؟
الكيمياء هي العلوم التجريبية التي تدرس تركيب، estructura و خصائص المادةبالإضافة إلى التغييرات التي قد تطرأ عليها و قوة المرتبطة بهذه التغييرات. بعبارة أخرى، إنها تتعامل مع المواد التي تشكل العالم من حولنا، من حبيبات التي تشكلها ومن مختلف التفاعلات ذلك الذي يمكن أن يحدث بينهما.
كيمياء لقد تغير شكله وطريقة تطبيقه كثيرًا إذا ما قورنت بالذي كان يمارس عندما كان الكيميائيون معروفين بالكيميائيين ، لأن العلم الحالي أكثر تجريبية ودقة مما كان عليه في السابق ، وقد تحقق ذلك بفضل التقدم التكنولوجي الذي تم زرعه في عمليات البحث العلمي وطرقها.
كيمياء يركز دراساته على موضوع العالم والكون وبشكل عام، تتمثل أهدافها الرئيسية في خصائص, الدساتير y التحولات تتناول هذه الدراسة خصائص المادة في بيئات مختلفة وتحت تأثير عوامل تؤثر على بنيتها، بهدف فهم دقيق لوظائفها وحدودها. ويشمل ذلك المواد الصلبة والسائلة والغازية في بيئتنا اليومية، بالإضافة إلى المواد الموجودة في الكائنات الحية وحتى الأجرام السماوية.
أُطلق على جميع هذه العمليات اسم تفاعلات كيميائيةوكما هو واضح، فإن الكيمياء تقوم على دراسة هذه التفاعلات، الأمر الذي دفع الكيميائيين إلى طرح أسئلة متنوعة وأثار شكوكاً جديدة مثل لماذا تحدث التفاعلات الكيميائية؟ y كيف يمكنك إحداث هذا النوع من رد الفعل؟ لذلك، في معظم المختبرات الكيميائية، يمكن للمرء أن يلاحظ كيف تم إجراء تجارب على مواد مختلفة، وخلطها للحصول على التفاعلات المطلوبة وتحليل الطاقة المنبعثة أو الممتصة في العملية.
هذا العلم واسعٌ للغاية ويحتوي على كمٍّ هائل من المعلومات، لدرجة أنه إذا حاول شخصٌ ما تعلّم كل ما دُرِسَ حتى الآن، فقد ينتهي به الأمر إلى عكس النتيجة المرجوة، ليصبح آلةً قادرةً على حلّ المشكلات التي حُلّت بالفعل، ولكنها عاجزةٌ عن التفاعل مع مشكلةٍ جديدة. ولهذا السبب، يركز تعليم الكيمياء الحديث بشكل كبير على فهم المبادئ كما هو الحال في التطوير مهارات حل المشاكل جديدة باستخدام المنهج العلمي.
يُعتبر علم الكيمياء أكثر العلوم استخدامًا اليومويرجع ذلك إلى أنه يسمح بتصنيع مئات المنتجات ذات الطلب العالي، مما يتطلب بالتالي إنتاجاً وتصنيعاً ضخمين. تشمل المنتجات الأكثر طلباً المصنوعة باستخدام العمليات الكيميائية منتجات التنظيف، والمبيدات الحشرية، والمضادات الحيوية، والبلاستيك، ومستحضرات التجميل، والوقود، والأسمدة، والدهانات، والمواد المتقدمة.، وغيرها.
تُدرَّس الكيمياء اليوم بطريقة مرنة تمامًا، بحيث يتمكن متخصصو الغد من مواجهة المشكلات التي قد تنشأ بسهولة أكبر. يجب أن يكون الكيميائي المستقبلي قادرًا على إدارة التسمية، فهم السلوك الفيزيائي والكيميائي للمادة، لمعرفة الأنواع الرئيسية للتفاعلات الكيميائيةإقامة علاقات بين تركيب, estructura y التفاعليةاستخدمه بأمان مختبر وتقييم الأثر البيئي من المواد والعمليات.
ما الذي يدرسه علم الكيمياء تحديداً؟
عندما نتعمق أكثر في ما يدرسه علم الكيمياء بالضبط، يمكننا القول إن هذا العلم يتعامل مع مستويات مختلفة من تنظيم المادة، من الأكبر إلى الأصغر:
- مسألةالمادة: كل ما له كتلة ويشغل حيزًا. يدرس علم الكيمياء كيفية تصنيف المادة إلى مواد نقية (العناصر والمركبات) و مخاليطوكذلك حالاتهم الجسدية وتغيراتها.
- المركبات الكيميائيةالمواد التي تحتوي على أكثر من عنصر كيميائي واحد بنسب ثابتة. يحلل علم الكيمياء كيفية تكوين هذه المركبات، وكيفية تمثيلها (الصيغ الكيميائية)، وما هي خصائصها.
- جزيئات: مجموعات من ذرتين أو أكثر مرتبطة بواسطة الروابط الكيميائيةلكل جزيء خصائص محددة تعتمد على نوع الذرات وعددها وكيفية ترتيبها في الفراغ.
- الذراتالوحدات الأساسية للعناصر الكيميائية. يدرس علم الكيمياء هذه الوحدات. الهيكل الداخلي (الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات)، وتكويناتها الإلكترونية وكيف تحدد هذه التكوينات التفاعلية والخصائص الدورية للعناصر.
- الجسيمات دون الذريةالإلكترونات والبروتونات والنيوترونات، بالإضافة إلى جسيمات أخرى أصغر حجماً. يدمج علم الكيمياء الحديث، المدعوم بفيزياء الكم، هذه المفاهيم لتفسير ظواهر مثل... الروابط، و الأطياف الذرية وسلوك المواد.
بالإضافة إلى ذلك، تتناول دراسات الكيمياء تفاعلات كيميائيةالتفاعلات هي عمليات يتم من خلالها تحويل مادة أو أكثر من المواد الأولية (المتفاعلات) إلى مواد مختلفة (النواتج). ومن الأمثلة الشائعة على ذلك... احتراق ورقة، أكسدة الحديد أو تكوين الأمونيا من النيتروجين والهيدروجينكل تفاعل يتضمن إعادة تنظيم الذرات وتبادل قوةوهذا يسمح لنا بتفسير ظواهر متنوعة مثل التنفس الخلوي، وتآكل المعادن، أو عمل البطاريات.
أصل الكلمة من كلمة "Química"
في الواقع، وكما يتضح من تاريخ تطور هذا العلم، فإن الكلمة مشتقة من الاسم الذي كان يُطلق عليه في العصور القديمة، "كيمياء"، وهو ما كان يختلف إلى حد ما عما تدرسه الكيمياء اليوم، حيث يمكن ملاحظة بعض التخصصات الأخرى ضمنه، مثل، على سبيل المثال، علم المعادن، فيزياءالطب التقليدي أو حتى الجوانب الفلسفية والباطنية.
قبل عصر النهضة، كان يتم استدعاء الخيميائيين في كثير من الأحيان في الشوارع مادة كيميائيةلكن لم يبدأ إطلاق هذا الاسم إلا في وقت لاحق كيمياء إلى العلم الذي مارسوه، والذي أصبح الآن منفصلاً عن مكونه الصوفي ويركز على الأساليب التجريبيةالقياسات الدقيقة وصياغة القوانين.
لا يزال الأصل الدقيق لكلمة "الكيمياء" غير واضح، نظرًا لاختلاف تفسيرات معناها. ومع ذلك، يتفق مجتمع كبير على تعريف يبدو أكثر منطقية من غيره، ينص على أن وهي مشتقة من الكلمة اليونانية khymos أو khumus، والتي تعني "عصير" أو "عصارة".يشير ذلك إلى فكرة استخلاص جوهر المواد، وهو ما يتناسب تمامًا مع ما تدرسه الكيمياء اليوم.
ومن المصطلحات التي أثارت الكثير من التفكير مصطلح عربي الأصل، مشتق من كلمة تُنطق "الكيمياءلكن هناك أيضاً تكهنات كثيرة بأنه مشتق من كيماوية, كيمي o خاموالتي كانت طرق الإشارة إلى مصرلذا، ستكون الترجمة إلى الإسبانية هي "فن مصر". في جميع الأحوال، فكرة أ فن تحويل المادة، وهو مفهوم سيصبح فيما بعد علماً دقيقاً.
التغييرات في معنى "الكيمياء"
كما لوحظ في جميع أنحاء هذه المقالة، فإن كلمة الكيمياء قد تغيرت باستمرار، وليس فقط الطريقة التي تحدثت بها الحضارات في عصورها الخاصة هي التي تؤثر على المعاني، ولكن أيضًا كيف تطور العلم نفسه، لأن ما تدرسه الكيمياء قد تم النظر إليه من وجهات نظر مختلفة لسنوات عديدة.
عندما استخدم روبرت بويل مصطلح الكيمياء لأول مرة، الذي ساهم في انتشاره في جميع أنحاء 1661كان يُعرف باسم العلم الذي يدرس مبادئ الأجسام المختلطةوبعد عام واحد فقط، ظهرت تعريفات بديلة اعتبرتها أقرب إلى الفن العملي لإذابة المواد وإعادة تركيبها. لأكثر من قرن، كان يُنظر إلى الكيمياء إلى حد كبير على أنها فن تجريبي.
في نهاية القرن الثامن عشر وطوال القرن التاسع عشر، بدأت الكيمياء تتخذ منحى علميًا أكثر دقة؛ من حوالي 1830 الفكرة القائلة بأنها كانت علماً يدرس قوانين وخصائص الجزيئاتوفي وقت لاحق، في القرن العشرين، حوالي 1947 تم ترسيخ التعريف من خلال التركيز على دراسة المواد يشمل ذلك بنيتها، والتفاعلات التي تحولها، وخصائصها. من نهاية القرن العشرين وحتى الوقت الحاضر (على سبيل المثال، من 1988 (منذ ذلك الحين فصاعدًا) تم توسيع المفهوم ليشمل المادة والمجالات المتعددة المرتبطة بها، مع دمج أدوات من الفيزياء الكمية والديناميكا الحرارية والحركية.
وهكذا، تحول المصطلح من رؤية صوفية وعملية (الكيمياء القديمة) إلى مفهوم منهجي ومتعدد التخصصات يدمج اليوم الأساليب الرياضية والتجريبية والحسابية.
الفروع الرئيسية للكيمياء
علم الكيمياء واسع النطاق لدرجة أنه، من أجل دراسته بطريقة منظمة، تم تقسيمه إلى عدة فروع الفروع أو التخصصاتيركز كل منها على نوع من المواد، أو مستوى من التنظيم، أو تطبيق محدد، لكنها جميعًا مترابطة.
الكيمياء العضوية
La الكيمياء العضوية أو دراسات كيمياء الكربون مركبات الكربونهي المسؤولة عن دراسة مواد عضويةهذا هو مركبات العضوية من الكائنات الحية والعديد من المواد الاصطناعية: الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين وعناصر أخرى تشكل سلاسل وحلقات. بفضل هذا الفرع، نقوم بالتصميم المخدرات, البلاستيك, تلوينات, المنظفات ومواد لا حصر لها موجودة في الحياة اليومية.
الكيمياء غير العضوية
La الكيمياء غير العضوية يدرس هذا المجال العناصر والمركبات التي لا تتكون أساسًا من سلاسل الكربون، مثل المعادن, المعادن, الأملاح, أكاسيد والكثير المواد الخزفية. إنه مفتاح الفهم تآكل، تشكيل سبائك، تركيب أصباغ وسلوك المحفزات المعدنية، من بين تطبيقات أخرى.
الكيمياء العامة
الدعوة الكيمياء العامة دراسة قوانين, قواعد, النظريات وغيرها من المبادئ الأساسية التي تشرح سلوك المادة والطاقة وتكوينهما. ويشمل ذلك مواضيع مثل التركيب الذري، الجدول الدوري، و رابطة كيميائية، و الغازات، و حلول و القياس الكمي، ويشكل الأساس لجميع الفروع الأخرى.
الكيمياء التطبيقية والصناعية
La الكيمياء التطبيقية وهو فرع يهدف إلى استخدام المعرفة العلمية يهدف هذا العلم إلى تطوير العديد من المجالات، ويسعى إلى دمج مبادئ الكيمياء في حياتنا اليومية، ويتناول مشاكل ملموسة تتعلق بعلوم أخرى مثل... الكيمياء الفيزيائية، الكيمياء الحيوية، البتروكيماويات، المواد الكيميائية الزراعية أو الكيمياء الجيولوجية.
ويرتبط بذلك ارتباطاً وثيقاً ما يلي: الكيمياء الصناعيةوالتي تطورت في بيئة أعمال وتسعى إلى الربحية الاقتصادية والبيئية المثلى بتكلفة مقبولة. يتناول هذا الفرع أساليب الإنتاج المواد الكيميائية بكميات كبيرةتصميم عمليات آمنة وفعالة ومستدامة بشكل متزايد، وتطبيق الكيمياء الخضراء لتقليل النفايات والانبعاثات.
الكيمياء الحيوية
La الكيمياء الحيوية دراسة تركيب، و التفاعلات و تفاعلات كيميائية على المستوى الجزيئي لـ الكائنات الحيةويركز على فهم كيفية عملها عمليات التمثيل الغذائي، كيف هذا يخزن وينقل المعلومات الجينيةكيف يتم إنتاجه الطاقة في الخلايا وكيف تعمل الجزيئات الحيوية مثل البروتينات, الدهون, الكربوهيدرات y الأحماض النووية.
الكيمياء الفيزيائية
La الكيمياء الفيزيائية أو دراسات الكيمياء الفيزيائية للجوانب الهيكلي y نشيط من الأنظمة الكيميائية. وهي تعتمد على قوانين فيزياء لشرح ظواهر مثل الديناميكا الحرارية الكيميائية (طاقة وتلقائية التفاعلات)، الحركية الكيميائية (سرعة رد الفعل)، الـ الكيمياء الكهربائية (الخلايا، البطاريات، التآكل) و الكيمياء الكمية (السلوك الإلكتروني للذرات والجزيئات).
الكيمياء التحليلية
La الكيمياء التحليلية غرضها الأساسي هو كشف e تحديد العناصر والمركبات الموجودة في العينة، بالإضافة إلى قم بتحديدها كمياًيطور أساليب لاكتشاف مما تتكون الأشياء وبأي نسبة. إنه أمر ضروري في مراقبة الجودة من الأغذية والأدوية والمياه والتربة والوقود وأي منتج تقريبًا يجب أن يمتثل للوائح.
الكيمياء النووية
La الكيمياء النووية دراسة التحولات في نواة الذراتسواء كانت طبيعية أو مستحثة. حلل التفاعلات النوويةسلوك المواد مشعوإنتاج النظائر مفيد في الطب وإطلاق الطاقة النووية، مع تطبيقات في توليد الطاقة والتشخيص والعلاج الطبي.
الكيمياء الفلكية وغيرها من التخصصات
La الكيمياء الفلكية ينأى بنفسه عن العالم اليومي ليصبح مهتماً بـ التركيب الكيميائي للأجرام السماوية والعمليات الكيميائية التي تحدث في الفضاء، من خلال الفيزياء الفلكية. وتشمل التخصصات الأخرى المواد الكيميائية الزراعية (الأسمدة، والمبيدات، والتربة)، الكيمياء الجيولوجية (تركيب الصخور والمعادن)، الـ كيمياء المواد (البوليمرات، المواد الذكية، المواد النانوية) أو الكيمياء البيئية (التلوث، ومعالجة المياه والهواء).
أهمية الكيمياء في حياة اليوم
قد يكون علم الكيمياء مادةً مخيفةً للكثيرين، نظراً لتعقيده، فهو من أصعب التخصصات الدراسية، إذ لا يستمتع به الجميع. ومع ذلك، ما دراسات الكيمياء وما يعنيه ذلك هو مهم جدا من أجل تطور الحياة كما نعرفها اليوم.
أكثر عمليات التصنيع تتطلب العديد من المنتجات المستخدمة يوميًا اليوم العمليات الكيميائية من أجل تنفيذ ذلك. ومن بينها، يمكن ملاحظة كل ما يلي: منتجات التنظيف منتجات منزلية، عناية السياراتمستحضرات التجميل وغيرها من المنتجات النظافة الشخصية. هم أيضا الأغذية المصنعة تخضع هذه المنتجات لفحوصات كيميائية لضمان سلامتها وحفظها.
حتى بالنسبة لتصنيع منتجات معدن تتطلب مواد مماثلة، مثل الزنك والحديد والفضة والذهب، وغيرها، عمليات كيميائية أيضاً، لأن أشكالها الأصلية تحتاج إلى تعديل. ومن أمثلة هذا النوع من المنتجات... خواتم، و مفاتيح، و أدواتالكراسي، والطاولات، والأكواب، وأدوات المائدة، وغيرها الكثير. جميعها تمر بمراحل من طهارة, أشابة, المعالجات الحرارية o الطلاءات والتي تم تصميمها بفضل الكيمياء.
يعد البلاستيك من أكثر المواد استخدامًا في الحياة اليوموقد أثبتت هذه التقنية جدواها الكبيرة، على الرغم من احتجاجات العديد من الأشخاص الذين يدّعون أن الطلب المرتفع عليها قد تسبب في تلوث بيئي مفرط، نظرًا لاستحالة تحللها بسرعة. ويعمل قسم الكيمياء حاليًا على تطوير... البلاستيك الحيوي, البوليمرات القابلة لإعادة التدوير وعمليات إعادة تدوير المواد الكيميائية للتخفيف من هذه المشكلة.
في عالم الموضة ويمكن ملاحظة هذه العمليات أيضًا، حيث بدأت مواد مثل البلاستيك تكتسب أهمية في صناعة الملابس وغيرها من المنتجات، وكذلك في قطاع تكنولوجياويرجع ذلك إلى أن معظم الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمكتبية تحتوي على البلاستيك وبوليمرات متطورة أخرى ضمن موادها. علاوة على ذلك، فهي تُستخدم ألياف تركيبية مصممة كيميائياً لتحسين الأداء الرياضي أو الراحة أو القدرة على التحمل.
La دواء يُعدّ علم الكيمياء من أهمّ المجالات في حياة الإنسان، فهو الوسيلة التي نتصدّى بها للأمراض التي قد تُودي بحياة الإنسان. وبفضل دراسات الكيمياء، تمكّنا من تحديد المواد ومعالجتها لتحويلها إلى... المخدرات التي تُستخدم لمعالجة الأمراض، وتطويرها لقاحات، خلق التخدير, المضادات الحيوية والعلاجات المتقدمة التي تطيل العمر وتحسن نوعية الحياة.
تخيل يومًا واحدًا بدون كيمياء في حياة الإنسان. سيكون الأمر مريعًا لدرجة أن مجرد النهوض وتنظيف الأسنان لبدء اليوم سيكون مستحيلاً، لأن معجون أسنان يتطلب تصنيعه عمليات كيميائية. ولن يكون هناك صابون, منظف, وقود لأغراض النقل، كهرباء موثوقة, مواد البناء, الأدوية ولا الأطعمة المحفوظة بشكل آمن.
ما هو دور الكيمياء في المجتمع؟
يلعب علم الكيمياء دورًا أساسيًا، وذلك بسبب المكانة التي يحتلها في العلوم الطبيعية أما بالنسبة لك الأهمية الاقتصادية و التواجد في كل مكان في الحياة اليوميةمن أبرز إسهاماته ما يلي:
- خطة الطاقةمن خلال معالجة الوقود والهيدروكربونات والتفاعلات النووية، يتم توليد الطاقة الحرارية والكهربائية التي تغذي المنازل والصناعات ووسائل النقل.
- تصنيع المواد المتقدمةالألياف الاصطناعية، والمواد الذكية، والبلورات السائلة، والبوليمرات والمركبات الخاصة التي تسمح بالتصنيع من شاشات LCD فوق الألواح الشمسية o يزرع الطبية.
- تطوير الأدويةيُمكّننا علم الكيمياء من فهم كيفية تفاعل الأدوية مع الجسم، ومن تصنيعها. مركبات جديدةلتحسين فعاليته وتقليل آثاره الجانبية.
- تحسين الزراعةمن خلال دراسة كيمياء التربة تم تصميمها اسمدة, مبيدات حشرية y طريقة الحفظ مما يساعد على زيادة إنتاج الغذاء ومكافحة الجوع.
- التعقيم والتطهيربفضل المطهرات والمنظفات والعمليات... تنقية المياه والتقنيات معالجة النفاياتيتم حماية الصحة العامة وبذل الجهود لإصلاح بعض الأضرار البيئية الناجمة عن النشاط البشري.
علاقة الكيمياء بالتخصصات الأخرى والمسارات المهنية
ترتبط الكيمياء ارتباطًا وثيقًا بعلوم أخرى مثل فيزياء (الذي يدرس القوى والطاقة التي تؤثر على المادة)، مادة الاحياء (التي تعتمد على الكيمياء لشرح العمليات الحيوية)، جيولوجيا (تركيب الصخور والمعادن) أو هندسة (تصميم العمليات والمنتجات). ولهذا السبب تتضمن العديد من الشهادات الجامعية أساسًا كيميائيًا قويًا.
تشمل التخصصات ذات الصلة ما يلي: العلوم الطبية الحيوية، هندسة كيميائية، هندسة العمليات، التكنولوجيا الحيوية، الكيمياء الحيوية، الهندسة الصناعية أو جيولوجياتساهم الكيمياء في جميعها الأساليب التحليليةفهم ردود الفعل ومعايير لتصميم مواد وعمليات وتقنيات أكثر أمانًا وكفاءة.
يمكن لخريج الكيمياء العمل في القطاع الصناعي (الإنتاج، ومراقبة الجودة، وتطوير المنتجات في قطاعات مثل الأغذية، والأدوية، والبتروكيماويات، ومستحضرات التجميل، والمواد، والإلكترونيات، والتنظيف، أو البيئة)، في مجال البحث (المختبرات العامة والخاصة، ومراكز البحث والتطوير) أو في تعليمفي كل من التعليم الثانوي والجامعي. كما يمكنهم القيام بمهام متعلقة بـ السلامة الكيميائية، الإدارة البيئية أو تنظيم من المنتجات.
بشكل عام، يُقدّم علم الكيمياء نفسه على أنه فن اكتشاف أسرار المادة وأداة أساسية لمواجهة تحديات مثل الاستدامة البيئية، سلامة الغذاء، الصحة أو تطوير تقنيات جديدة، مما يدل على أنه بدون الكيمياء سيكون من المستحيل فهم العالم كما نعرفه أو التحرك نحو عالم أفضل.