تؤثر الكيمياء في كل مجال من مجالات حياتنا. هل تساءلت يومًا لماذا يجعلك البصل تبكي أو يطفو الجليد على الماء؟ يجعلك البصل تبكي لأن البصل ينتج مادة كيميائية مهيجة تحفز الغدد الدمعية في العين فتطلق الدموع. يطفو الجليد على الماء لأنه أقل كثافة من الماء. يجيب علم الكيمياء على العديد من هذه الأسئلة.
في هذا الدرس سنتحدث عن
الكيمياء هي فرع من فروع العلم يدرس ماهية كل شيء وكيف تعمل الأشياء. إنها دراسة المواد التي تتكون منها أجسامنا وكل شيء في العالم من حولنا. يطلق على العلماء المتخصصين في الكيمياء اسم الكيميائيين.
تؤثر الكيمياء تقريبًا على كل شيء نراه وكل إجراء نتخذه. تشرح الكيمياء سبب ارتفاع الكعكة في الفرن ، وكيف نقوم بهضم الطعام وتحويله إلى طاقة ، وكيف يعمل البنزين على تشغيل محرك السيارة ، وكيف تحصل الألعاب النارية على لونها ، وما إلى ذلك. تؤثر الكيمياء في كل مجال من مجالات حياتنا. من الملابس التي نرتديها والطعام الذي نتناوله والأدوية التي نتناولها والمنتجات التي نستخدمها في المنزل - كل شيء هو نتاج الكيمياء.
تنظر الكيمياء إلى العالم على مستويين - مجهري ومستوى مجهري.
في الرسم التوضيحي أعلاه ، على المستوى العياني ، نرى الماء في المحيط والجبال الجليدية والهواء. يوجد في ثلاثة أشكال مختلفة ، صلبة وسائلة وغازية. على المستوى المجهري ، سيدرس الكيميائيون سبب وجود الماء في هذه الأشكال الثلاثة المختلفة ، وما هي خصائص كل شكل وكيف يختلف أحد الأشكال عن الأشكال الأخرى. يقوم الكيميائيون أولاً بمراقبة وإجراء التجارب على المستوى العياني ، ثم يقدمون تفسيرات ذات طبيعة مجهرية.
على سبيل المثال ، عندما نرى الأجزاء الصدئة من دراجة أو عمود حديدي ، نرى تغيرًا في المظهر الجسدي. هذا هو المستوى العياني. عندما نميل إلى اكتشاف ما يجري بالداخل والذي يحول الحديد إلى صدأ عند تعرضه للأكسجين والماء في الهواء ، فإننا ندرس المعلومات المجهرية حول الصدأ.
تحتوي دراسة الكيمياء الحديثة على العديد من الفروع ، ولكن يمكن تقسيمها على نطاق واسع إلى خمسة مجالات رئيسية للدراسة. وتناقش هذه أدناه.
يتعامل فرع الكيمياء مع العلاقات بين الخواص الفيزيائية للمواد وتركيبها الكيميائي وتحولاتها. يركز على تحليل المواد ، وتطوير طرق لاختبار خصائص المواد وتوصيفها ، وتطوير نظريات حول هذه الخصائص ، واكتشاف الاستخدام المحتمل للمواد. يدرس أشياء مثل معدلات التفاعلات الكيميائية ، أو عمليات نقل الطاقة التي تحدث في التفاعلات ، أو التركيب الفيزيائي للمواد على المستوى الجزيئي.
إنه فرع من فروع الكيمياء يتضمن دراسة الخصائص والبنية والتفاعلات وتركيبات المواد التي تحتوي على الكربون والهيدروجين وتسمى أيضًا المركبات العضوية. يعتبر الكربون أحد أكثر العناصر وفرة على الأرض ، وهو قادر على تكوين عدد هائل من المواد الكيميائية. تشكل المركبات العضوية أساس كل أشكال الحياة على الأرض. هناك الملايين من المركبات العضوية التي يمكن رؤيتها كل يوم على شكل مواد بلاستيكية وبترولية وألياف وملابس وطعام وأدوية.
إنه عكس الكيمياء العضوية. إنها دراسة تكوين وتخليق وخصائص المواد الكيميائية التي لا تحتوي على الكربون. توجد المواد الكيميائية غير العضوية بشكل عام في الصخور والمعادن. تتضمن أمثلة المركبات غير العضوية كلوريد الصوديوم وحمض الكبريتيك وثاني أكسيد السيليكون.
إنها دراسة تكوين المادة. يستخدم أدوات معقدة لفصل وتحديد وتقدير المكونات غير المعروفة لمادة كيميائية. على سبيل المثال ، تحديد نسبة الكوليسترول أو الهيموجلوبين في الدم.
إنها دراسة المواد والعمليات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية. إنه يجمع بين علم الأحياء والكيمياء. إنه يتعامل مع كيمياء الحياة. الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية هي الأنواع الرئيسية للمواد البيولوجية التي تمت دراستها في الكيمياء الحيوية. على سبيل المثال ، دراسة العمليات الخلوية لفهم حالات المرض حتى يمكن تطوير علاج أفضل.
يمكن تقسيم دراسة الكيمياء الحديثة إلى نوعين من البحث - البحث النقي والتطبيقي.
تركز الكيمياء البحتة على دراسة شيء ما من أجل اكتساب المعرفة البحتة. يجيب على أسئلة أساسية ، مثل "كيف تتصرف الغازات؟" يتم ذلك في المقام الأول لتعزيز فهم الجنس البشري للكيمياء. على سبيل المثال ، دراسة خصائص الأكسجين والتركيب الجزيئي لألياف القطن أو الحرير ، إلخ.
تركز الكيمياء التطبيقية على استخدام المعرفة الحالية لمبادئ ونظريات الكيمياء للإجابة على سؤال محدد أو حل مشكلة في العالم الحقيقي. على سبيل المثال ، الاعتماد على المعرفة بالنفط والغاز الطبيعي لإيجاد طرق لتحسين كفاءة الوقود وتقليل التآكل والتلف وانبعاثات أقل.
يمكن للكيمياء البحتة التي تبحث في "كيف" و "ماذا" و "لماذا" الأشياء ، أن تعلم الكيمياء التطبيقية ، وهي تطبيق معرفتنا الكيميائية. في الواقع ، بدون المعرفة المكتسبة من الكيمياء البحتة ، قد لا يكون لدينا العديد من التطورات التي جاءت من الكيمياء التطبيقية.
