فروع الكيمياء ومجال دراستها

كيمياء

الكيمياء هي فرع من فروع العلم يتعامل مع دراسة المادة المكونة من الذرات والجزيئات وخصائصها وتكوينها وبنيتها وسلوكها والتفاعلات بين مكونات المادة.

الكيمياء موضوع مثير للاهتمام ونحن جميعًا محاطون بها في كل شيء تقريبًا ، كل شيء من حولنا يتكون من ذرات وجزيئات ، بما في ذلك أجسامنا.

يمكننا أن نرى الكيمياء في أنشطتنا اليومية ، من زراعة الطعام في المزارع إلى طهيه في المطبخ ، ومن الدراجة إلى الصواريخ الفضائية ، ومن الهواتف إلى أجهزة الكمبيوتر.

إنه الفولاذ المستخدم في المباني ، والبوليمرات التي تصنع الأكياس البلاستيكية ، وبطاريات الهواتف المحمولة ، والتمثيل الضوئي.

المنظفات والملابس والأصباغ والألوان والمشروبات وما إلى ذلك ، هي بعض الأمثلة حيث يتم تطبيق الكيمياء ، مما يساعدنا على فهم العالم الذي نراه ونختبره.

فروع الكيمياء

تعد الكيمياء اليوم موضوعًا متنوعًا للغاية مع عدد كبير من الفروع ، ويمكن تصنيف الكيمياء الحديثة إلى خمسة فروع رئيسية.

تمت مناقشتها أدناه والفروع الخمسة الرئيسية للكيمياء هي:

• الكيمياء الفيزيائية.
• أيضا كيمياء تحليلية.
• الكيمياء غير العضوية.
• أيضا الكيمياء العضوية.
• المزيد من الكيمياء الحيوية.

سنتحدث عن كل فرع على حدة أدناه ، مع ذكر مجالات الدراسة المختلفة.

الكيمياء الفيزيائية

بالاسم ، الكيمياء الفيزيائية هي مزيج من الفيزياء والكيمياء ، والكيمياء الفيزيائية لها تداخل جيد مع بعض فروع الفيزياء.

إنه فرع من فروع العلم يتعامل مع دراسة الخصائص العيانية ، مثل الضغط والحجم وما إلى ذلك ، والخصائص الذرية ، مثل طاقة التأين ، والسلبية الكهربية ، والتكافؤ ، وما إلى ذلك.

كما أنه يتعامل مع بنية المادة والطاقة ، ومن مجالات الدراسة في الكيمياء الفيزيائية:

• الخواص الحركية: دراسة معدلات التفاعلات الكيميائية.
• أيضًا الكيمياء الحرارية: هي أحد مجالات الديناميكا الحرارية التي تتعامل مع الحرارة في نظام كيميائي وعلاقته بالعمل.
• كيمياء السطح: هي مجال دراسة العمليات الكيميائية على أسطح المواد.
• الكيمياء الضوئية هي أيضًا دراسة التفاعلات الكيميائية التي تحدث في وجود الضوء.
• الكيمياء الطيفية: تتناول الإشعاع الكهرومغناطيسي وكيفية تفاعله مع الذرات والجزيئات.
• كما أن كيمياء الميكانيكا الإحصائية: هي الدراسة الإحصائية للذرات والجزيئات ، والميكانيكا الإحصائية من الموضوعات التي تتداخل فيها الفيزياء والكيمياء مع بعضهما البعض.
• هناك أيضًا كيمياء الكم: إنها تطبيق ميكانيكا الكم على النظام الكيميائي.
• الكيمياء الكهربائية: هي فرع من فروع الكيمياء الفيزيائية التي تتعامل مع التغيرات الكيميائية التي تنطوي على حركة الإلكترونات بين الأقطاب الكهربائية.
• كيمياء الفيمتوشيمياء: هي دراسة التفاعلات الكيميائية على مقياس الفيمتوكول (10- ^ 15 ثانية) ، تساعدنا على فهم كل حركة للجزيئات.

كيمياء تحليلية

إنه فرع من فروع الكيمياء يركز على الأساليب النوعية والكمية لتحليل خصائص المادة.

باختصار ، يتعامل مع تحليل المنتجات الكيميائية وله تطبيقات كبيرة في الصناعات الكيميائية للحفاظ على جودة المنتج النهائي.

في الحياة الواقعية ، خطوات التحليل هي الفصل والتعريف وأخيراً القياس الكمي ، وفي الفصل نفصل مكونات الخليط.

بعد عزل العينة المطلوبة ، حددنا مكوناتها عن طريق التحليل النوعي وقمنا أخيرًا بتقدير تركيز التحليلات عن طريق التحليل الكمي.

هناك طريقتان تقليديتان تستخدمان في الكيمياء التحليلية: الطريقة النوعية والكمية ، وتتكون الطريقة النوعية من تحديد المكونات الكيميائية (الذرات ، الجزيئات ، الأيونات ، إلخ) في المواد.

في الطريقة الكمية ، يتم تحديد تركيز المادة في عينة معينة ، ومع التقدم في العلوم والتكنولوجيا ، يمكننا تطوير أدوات مختلفة يمكن أن توفر قدرًا أكبر من الدقة والدقة.

لا تتعلق الكيمياء التحليلية بتحليل المواد فحسب ، بل تتعلق أيضًا بتحسين التقنيات التحليلية الحالية وتطوير تقنيات جديدة.

بعض طرق التحليل الشائعة هي كما يلي:

اختبارات اللهب

• يتكون الاختبار من تعريض عينة للهب (اختزال أو مؤكسد) ثم مراقبة لون اللهب. يعطينا لون اللهب فكرة عن المكون الموجود في العينة.
  • نادرًا ما يستخدم هذا الاختبار في الصناعات أو في العالم المهني.

الاختبارات الكيميائية

• يتم استخدامه لتحديد المجموعات الوظيفية في عينة معينة عن طريق إجراء سلسلة من التفاعلات الكيميائية على العينة.

معايرة (أو معايرة)

• يتضمن إضافة معاير معروف إلى الحل ، حتى يتم الوصول إلى نقطة التكافؤ.

الجاذبية

• إنها أيضًا تقنية كمية تستخدم لتقدير كمية المادة الموجودة كدالة للاختلاف في الكتلة بعد التغيير.

كروماتوغرافيا

• إنها تقنية فصل تتكون من مرحلة متنقلة (مائع ينقل عينة معينة) ، والتي تتدفق عبر الطور الثابت ، واعتمادًا على تقارب مكونات الطور المتحرك تجاه الطور الثابت ، يتم الاحتفاظ بالمكونات. في المرحلة الثابتة.

التحليل الطيفي

• إنها دراسة كيفية تفاعل الذرات والجزيئات مع الإشعاع الكهرومغناطيسي.

التحليل الكهروكيميائي

• طريقة التحليل التي يتم فيها دراسة المادة التحليلية عن طريق تمرير الكهرباء وقياس الجهد والتيار بمرور الوقت.

الكهربائي

• طريقة فصل يتم فيها فصل الجسيمات المشتتة تحت تأثير مجال كهربائي.

الكيمياء غير العضوية

إنه فرع من فروع الكيمياء يتعامل مع دراسة المركبات غير العضوية ، والمركبات غير العضوية هي مركبات لا تحتوي على رابطة كربون-هيدروجين.

توجد المركبات غير العضوية إلى حد كبير تحت سطح الأرض: يتم إنتاج الصخور والمعادن وغيرها في الصناعة الكيميائية.

المواد الكيميائية غير العضوية لها تطبيقات في صناعات الطلاء والصباغة والطلاء والأسمدة وخافض التوتر السطحي والمطهرات والطاقة الشمسية.

أكبر المواد الكيميائية غير العضوية المنتجة في العالم هي حمض الكبريتيك والهيدروجين والنيتروجين والأمونيا والكلور وخماسي أكسيد الفوسفور وحمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد الصوديوم.

اتبع أيضًا:

بعض مجالات الكيمياء غير العضوية هي كما يلي:

كيمياء التنسيق

• يتكون من دراسة مجمعات التنسيق ؛ تتكون مجمعات التنسيق من ذرة مركزية ، عادة ما تكون معدنًا ، محاطة بروابط أو عامل مساعد.

الكيمياء العضوية المعدنية

• إنها دراسة المركبات العضوية المعدنية ، والتي تتكون من مركبات لها رابطة كربون-فلزية ورابطة هيدروجينية (رابطة عضوية معدنية) ، ويتم تضمين هذا المجال في كل من الكيمياء العضوية وغير العضوية.

الكيمياء الحيوية غير العضوية

• يغطي تفاعل الأنواع غير العضوية ، مثل المعادن ، في الخلايا والأنسجة.

كيمياء الحالة الصلبة (أو كيمياء المواد)

• إنها دراسة خصائص وهياكل مرحلة الحالة الصلبة ، وهي جزء من فيزياء الحالة الصلبة.

الكيمياء العضوية

إنه فرع من فروع الكيمياء يتعامل مع دراسة المركبات العضوية ، والمركبات العضوية عبارة عن مركبات تحتوي على رابطة كربون-هيدروجين.

الكربون قادر على تكوين سلاسل كربون طويلة (تسمى الكاثين) ، وبسبب خاصية الكربون هذه ، فإنه يشكل عددًا كبيرًا من المركبات.

هذا هو السبب في أن المركبات العضوية تتفوق في الأداء على المركبات غير العضوية ، فبالإضافة إلى الكربون والهيدروجين ، فإن العناصر الموجودة على نطاق واسع في المركبات العضوية هي الأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور والهالوجينات (الفلور والكلور واليود).

تستخدم المركبات العضوية في الصناعات الزراعية والغذائية والصيدلانية والبوليمر والمنسوجات والمبيدات والأدوية والمطاط والوقود والسلع الاستهلاكية.

بعض المواد الكيميائية العضوية الصناعية الهامة هي الميثان ، والإيثيلين ، والبروبيلين ، و 1 ، 2 ثنائي كلورو إيثيلين ، والميثانول ، وكحول الأيزوبروبيل ، والبيوتان.

أيضا الأسيتيلين ، البوليسترين ، الجلسرين ، الأسيتون ، حمض الأسيتيك ، اليوريا ، التولوين ، الفينول ، الأنيلين ، الجلوكوز ، الفركتوز ، النشا … إلخ.

المجالات المهمة للكيمياء العضوية هي:

• كيمياء البوليمر: تتناول تركيب وخصائص البوليمرات.
• كيمياء المعادن العضوية: هي دراسة المركبات المعدنية العضوية ، والتي تتكون من مركبات لها رابطة فلزية-كربون-هيدروجينية (رابطة عضوية معدنية) ؛ يتم تضمين هذا المجال في كل من الكيمياء العضوية وغير العضوية.
• الكيمياء العضوية الفيزيائية: هي دراسة تفاعل وبنية المواد الكيميائية العضوية.
• الكيمياء المجسمة: هي الكيمياء التي تدرس الأيزومرات الفراغية ، وتركز على الترتيب المكاني للذرات.
• الكيمياء الطبية: وتشمل تطبيق الكيمياء في الطب وتطوير الأدوية.
• الكيمياء الحيوية العضوية: هي مزيج من الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية.

الكيمياء الحيوية

إنه مجال العلوم الذي يركز على دراسة العمليات الكيميائية داخل نظام بيولوجي.

إنه أيضًا مجال جديد مقارنة بفروع الكيمياء المذكورة أعلاه ، ويطلق على المتخصصين في مجال الكيمياء اسم علماء الكيمياء الحيوية.

تركز الكيمياء الحيوية على استخدامات الكيمياء لفهم النظم البيولوجية بشكل أفضل مثل التنفس والهضم والتمثيل الغذائي الخلوي.

إلخ. يعمل علماء الكيمياء الحيوية أيضًا على أمراض مثل السرطان لتطوير علاجات أفضل ، ودراسة علم الوراثة الجزيئي لتحسين الجينات.

المجالات الهامة للدراسة في الكيمياء الحيوية هي كما يلي:

• علم الوراثة الجزيئي: يشمل دراسات الجينات ، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالهندسة الوراثية.
• الكيمياء الحيوية الزراعية: تركز على تطبيق الكيمياء الحيوية لتحسين الإنتاج الزراعي.
• الكيمياء الحيوية الجزيئية: تتناول دراسة الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات ، والأغشية ، والإنزيمات ، والأحماض النووية ، والأحماض الأمينية ، والفيروسات ، إلخ.
• حسنًا ، الكيمياء الحيوية السريرية – كل شيء عن الأمراض والموضوعات ذات الصلة.
• هناك أيضًا كيمياء مناعية: إنها فرع من فروع الكيمياء الحيوية التي تتعامل مع التفاعل الكيميائي المرتبط بجهاز المناعة.

نختار لك: