فروع الكيمياء ومجال الدراسة هناك خمسة فروع رئيسية للكيمياء: الكيمياء العضوية وغير العضوية والتحليلية والفيزيائية والكيمياء الحيوية، ومع ذلك، هناك العديد من الفروع الفرعية المهمة وأنواع الكيمياء المشتركة في التخصصات الأخرى.
فيما يلي تعريفات وأوصاف الفروع الرئيسية، إلى جانب قائمة بالعديد من مجالات الدراسة الأخرى.
كيمياء
الكيمياء هي فرع من فروع العلم يدرس المادة المكونة من الذرات والجزيئات وخصائصها وتكوينها وبنيتها وسلوكها، وكذلك التفاعلات بين مكونات المادة.
الكيمياء موضوع رائع للغاية وكلنا محاطون به 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 الدراجات إلى الصواريخ الفضائية، ومن الهواتف إلى أجهزة الكمبيوتر.
يستخدم الفولاذ في المباني، وفي البوليمرات المستخدمة في صناعة الأكياس البلاستيكية، وفي بطاريات الهواتف المحمولة، وفي التمثيل الضوئي.
المنظفات والملابس والأصباغ والألوان والمشروبات وغيرها هي بعض الأمثلة على استخدام الكيمياء. تساعدنا الكيمياء في فهم العالم الذي نراه ونختبره.
أنظر أيضا: ما هي تقنية النانو في الكيمياء؟
فروع الكيمياء
اليوم، أصبحت الكيمياء موضوعًا متنوعًا للغاية مع عدد كبير من الفروع، ويمكن تصنيف الكيمياء الحديثة إلى خمسة فروع رئيسية.
تتم مناقشة الفروع الخمسة الرئيسية للكيمياء أدناه.
- الكيمياء الفيزيائية.
- أيضا كيمياء تحليلية.
- الكيمياء غير العضوية.
- أيضا الكيمياء العضوية.
- علاوة على ذلك، الكيمياء الحيوية.
أدناه سنتحدث عن كل فرع على حدة، مع الإشارة إلى مجالات الدراسة المختلفة.
الكيمياء الفيزيائية
من الاسم، الكيمياء الفيزيائية هي مزيج من الفيزياء والكيمياء، وتتداخل الكيمياء الفيزيائية بشكل جيد مع بعض فروع الفيزياء.
إنه فرع من العلوم يتعامل مع دراسة الخصائص العيانية مثل الضغط والحجم وما إلى ذلك والخصائص الذرية مثل طاقة التأين، والسلبية الكهربية، والتكافؤ، وما إلى ذلك.
يشير أيضًا إلى بنية المادة والطاقة. بعض مجالات الدراسة في الكيمياء الفيزيائية هي:
- حركية. دراسة معدل التفاعلات الكيميائية.
- أيضا الكيمياء الحرارية. هذا فرع خاص من الديناميكا الحرارية يتعامل مع الحرارة في نظام كيميائي وعلاقته بالعمل.
- كيمياء الأسطح هي مجال دراسة العمليات الكيميائية على أسطح المواد.
- الكيمياء الضوئية هي دراسة التفاعلات الكيميائية التي تحدث في وجود الضوء.
- كيمياء التحليل الطيفي. يتعامل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي وكيف يتفاعل مع الذرات والجزيئات.
- بالإضافة إلى الكيمياء والميكانيكا الإحصائية. هي الدراسة الإحصائية للذرات والجزيئات، والميكانيكا الإحصائية هي أحد الموضوعات التي تتداخل فيها الفيزياء والكيمياء.
- هناك أيضًا كيمياء الكم، وتطبيق ميكانيكا الكم على نظام كيميائي.
- الكيمياء الكهربائية. إنه فرع من فروع الكيمياء الفيزيائية يتعامل مع التغيرات الكيميائية التي تنطوي على حركة الإلكترونات بين الأقطاب الكهربائية.
- فيمتوتشيميستري. يدرس التفاعلات الكيميائية على مقياس فيمتوكال (15- ^ 10 ثانية)، يساعدنا على فهم كل حركة للجزيئات.
الكيمياء التحليلية
إنه فرع الكيمياء الذي يركز على الأساليب النوعية والكمية لتحليل خصائص المادة.
باختصار، إنه يتعامل مع تحليل المواد الكيميائية وله تطبيقات هائلة في الصناعة الكيميائية للحفاظ على جودة المنتج النهائي.
في الحياة الواقعية، خطوات التحليل هي الفصل والتعريف وأخيراً القياس الكمي، وفي الفصل نفصل المكونات عن الخليط.
بعد عزل العينة المطلوبة، نحدد مكوناتها بتحليل نوعي، وفي النهاية نقوم بتقدير تركيز التحليلات بتحليل كمي.
تستخدم الكيمياء التحليلية طريقتين تقليديتين: النوعية والكمية، والطريقة النوعية تتضمن تحديد المكونات الكيميائية للمواد (الذرات، الجزيئات، الأيونات، إلخ).
تحدد الطريقة الكمية تركيز المادة في عينة معينة، ومع تقدم العلم والتكنولوجيا، يمكننا تطوير أدوات مختلفة يمكنها توفير دقة ودقة أفضل.
الكيمياء التحليلية لا تهتم فقط بتحليل المواد، ولكن أيضًا بتحسين التقنيات التحليلية الحالية وتطوير تقنيات جديدة.
بعض طرق التحليل الشائعة هي:
اختبارات الحريق
- يتضمن الاختبار تعريض العينة للهب (اختزال أو مؤكسد) ثم مراقبة لون اللهب. يعطينا لون اللهب فكرة عن المكونات الموجودة في العينة.
- نادرًا ما يستخدم هذا الاختبار في الصناعة أو في العالم المهني.
الاختبارات الكيميائية
- تستخدم لتحديد المجموعات الوظيفية في عينة معينة عن طريق إجراء سلسلة من التفاعلات الكيميائية على العينة.
المعايرة (أو التحليل الحجمي)
- يتضمن إضافة معاير معروف إلى حل حتى يتم الوصول إلى نقطة التكافؤ.
قياس الجاذبية
- إنها أيضًا تقنية كمية تستخدم لتقدير كمية المواد الموجودة بناءً على الفرق في الكتلة بعد التعديل.
كروماتوغرافيا
- إنها تقنية فصل تتكون من طور متحرك (سائل خاص يحمل عينة) يتدفق عبر مرحلة ثابتة، وبناءً على تقارب مكونات الطور المتحرك للمرحلة الثابتة، يتم الاحتفاظ بالمكونات في المرحلة الثابتة .
التحليل الطيفي
- يدرس كيفية تفاعل الذرات والجزيئات مع الإشعاع الكهرومغناطيسي.
التحليل الكهروكيميائي
- طريقة فحص يتم من خلالها دراسة مادة تحليلية عن طريق تمرير الكهرباء وقياس الجهد والتيار بمرور الوقت.
الكهربائي
- طريقة الفصل التي يتم فيها فصل الجسيمات المشتتة تحت تأثير المجال الكهربائي.
الكيمياء غير العضوية
إنه فرع الكيمياء الذي يتعامل مع دراسة المركبات غير العضوية، والمركبات غير العضوية هي مركبات لا تحتوي على روابط كربون-هيدروجين.
توجد المركبات غير العضوية بشكل أساسي تحت سطح الأرض: الأحجار والمعادن وما إلى ذلك يتم إنتاجها في الصناعة الكيميائية.
المواد الكيميائية غير العضوية لها تطبيقات في الدهانات والأصباغ والطلاء والأسمدة والمواد الخافضة للتوتر السطحي والمطهرات وصناعة الطاقة الشمسية.
أكبر المواد الكيميائية غير العضوية المنتجة في جميع أنحاء العالم هي حمض الكبريتيك والهيدروجين والنيتروجين والأمونيا والكلور وخماسي أكسيد الفوسفور وحمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك وهيدروكسيد الصوديوم.
اقرأ أيضًا: أبحاث توزيع الإلكترون في الكيمياء
بعض مجالات الكيمياء غير العضوية هي:
كيمياء التنسيق
- يتكون من دراسة مجمعات التنسيق. تتكون مجمعات التنسيق من ذرة مركزية، عادة ما تكون معدنًا، محاطة بروابط أو عامل ربط.
الكيمياء العضوية المعدنية
- إنها دراسة المركبات العضوية المعدنية التي تتكون من مركبات الكربون المعدنية والهيدروجين (الرابطة العضوية المعدنية)، وهذا المجال مدرج في كل من الكيمياء العضوية وغير العضوية.
الكيمياء الحيوية غير العضوية
- تغطية تفاعل الأنواع غير العضوية مثل المعادن في الخلايا والأنسجة.
كيمياء الحالة الصلبة (أو كيمياء المواد)
- إنها دراسة خصائص وهياكل المرحلة 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 روابط كربون-هيدروجين.
الكربون قادر على تكوين سلاسل طويلة من الكربون (تسمى بمضادات الاكسدة)، وبسبب خاصية الكربون هذه، فإنه ينتج عددًا كبيرًا من المركبات.
هذا هو السبب في أن المركبات العضوية تهيمن على المركبات غير العضوية، وعلى عكس الكربون والهيدروجين، فإن العناصر الأكثر شيوعًا في المركبات العضوية هي الأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور والهالوجينات (الفلور والكلور واليود).
تُستخدم المركبات العضوية في صناعات الزراعة، والأغذية، والأدوية، والبوليمر، والمنسوجات، والمبيدات الحشرية، والأدوية، والمطاط، والوقود، والسلع الاستهلاكية.
بعض المواد الكيميائية العضوية الصناعية هي الميثان، الإيثيلين، البروبيلين، 2،1-ثنائي كلورو إيثيلين، الميثانول، كحول الأيزوبروبيل، البوتان.
أيضا الأسيتيلين، البوليسترين، الجلسرين، الأسيتون، حمض الأسيتيك، اليوريا، التولوين، الفينول، الأنيلين، الجلوكوز، الفركتوز، النشا … إلخ.
المجالات المهمة للكيمياء العضوية هي:
- كيمياء البوليمر. يتعامل مع هيكل وخصائص البوليمرات.
- الكيمياء العضوية المعدنية. هي دراسة المركبات العضوية المعدنية التي تتكون من مركبات مرتبطة بالمعدن والكربون والهيدروجين (الترابط العضوي المعدني). يتم تضمين هذا المجال في كل من الكيمياء العضوية وغير العضوية.
- الكيمياء العضوية الفيزيائية: دراسة تفاعل وهيكل المواد الكيميائية العضوية.
- الكيمياء المجسمة. تدرس الكيمياء الإيزومرات الفراغية، وتركز على الترتيب المكاني للذرات.
- الكيمياء الطبية. يشمل تطبيق الكيمياء في الطب وتطوير الأدوية.
- الكيمياء الحيوية العضوية. إنه 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، وبالنسبة للمتخصصين في مجال الكيمياء، يسمى هذا عالم الكيمياء الحيوية.
تركز الكيمياء الحيوية على استخدام الكيمياء لفهم النظم البيولوجية بشكل أفضل مثل التنفس والهضم والتمثيل الغذائي الخلوي.
وهكذا، يعمل علماء الكيمياء الحيوية على أمراض مثل السرطان لتطوير علاجات أفضل، ويدرسون الجينات الجزيئية لتحسين الجينات.
المجالات الهامة لدراسة الكيمياء الحيوية هي:
- علم الوراثة الجزيئية. تشمل الدراسات الجينية وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالهندسة الوراثية.
- أيضا الكيمياء الحيوية الزراعية. يركز على تطبيق الكيمياء الحيوية لتحسين الإنتاج الزراعي.
- الكيمياء الحيوية الجزيئية. يتعامل مع دراسة الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والأغشية والإنزيمات والأحماض النووية والأحماض الأمينية والفيروسات، إلخ.
- الكيمياء الحيوية السريرية الجيدة. كل شيء عن الأمراض والموضوعات ذات الصلة.
- هناك أيضًا كيمياء مناعية. إنه فرع من فروع الكيمياء الحيوية يتعامل مع التفاعلات الكيميائية المتعلقة بجهاز المناعة.
اخترنا لك: البحث عن مكتشف قانون الضغط على السوائل في الكيمياء
لا تقتصر فروع الكيمياء ومجال دراستها في نهاية المقالة على الفروع الخمسة المذكورة أعلاه ولكن هناك العديد من الفروع المتخصصة الأخرى للكيمياء التي تطورت على مدار فترة زمنية بعيدًا عن كل منها. الكيمياء الإشعاعية، الكيمياء الحيوية، الكيمياء فوق الجزيئية، الكيمياء الصناعية، الكيمياء البيئية، الكيمياء الخضراء.