ما هي الكيمياء | معلومات مبسطة وهامة عن علم الكيمياء
مقدمة
علم الكيمياء هو أحد العلوم الطبيعية التي تضم كلاً من علم الفيزياء وعلم الفلك وعلوم الأرض وعلم الأحياء، وهو يعتبر من العلوم الهامة والضرورية في حياتنا والتي لا يمكن الاستغناء عنها، ونظراً لجمعه أكثر من نوع من أنواع العلوم كالفيزياء وربطها مع العلوم الطبيعية، وربط علم الأحياء وعلم الفلك وعلوم الأرض؛ تم تسميته بـ "العلم المركزي".
كما يهتم علم الكيمياء أيضاً بدراسة الذرات والروابط الموجودة بينها وكيفية ترابط هذه الجزيئات والتفاعلات التي تحدث بينها.
وقد حازت الكيمياء على مكانة كبيرة؛ نظراً لدورها المهم في كثير من المجالات والصناعات المختلفة مثل:
- الأسلحة.
- وصناعة النسيج.
- والصناعات الغذائية.
- والدهانات.
- والمواد المنظفة.
- وصناعة الأدوية والعقاقير.
- وصناعة الملابس.
وغيرها الكثير والكثير من الاستخدامات التي لا حصر لها مما يبرز قيمة الكيمياء وأهميتها في حياتنا، ودورها المؤثر في تقدم الحضارة البشرية الحديثة وازدهارها، ووصول البشر إلى مرحلة الرقي والرفاهية والرخاء.
معلومات عامة عن الكيمياء
تعريف علم الكيمياء
هو العلم الذي يختص بدراسة العنصر والمادة الكيميائية والتغيرات التي تحدث عليها والاهتمام بدراسة خواصها، وسلوكها، وبنيتها، وتركيبها، وما تحدثه من خلال تفاعلاتها، وكل ما هو متعلق بالمادة.
أهمية علم الكيمياء
١ - يدخل في إنتاج الأسمدة الكيميائية المهمة في الزراعة.
٢ - ساهم في إنتاج الألياف الصناعية.
٣ - يهتم بدراسة نشاطات الكائنات الحية والتفاعلات التي تحدث بداخلها.
٤ - يساعد الإنسان في دراسة المواد الخام وكيفية تحويلها لمواد ذات فائدة يستخدمها في حياته اليومية.
٥ - له علاقة وطيدة بعلم الأدوية من خلال صناعة الأدوية والعقاقير والتي لا تتم إلا من خلال علم الكيمياء، كما يساعد علم الطب أيضاً في شرحه لميكانيكية عمل الجسم من خلال تفسيره للتفاعلات الداخلية التي تحدث في جميع الكائنات الحية.
٦ - يدخل في المجالات الصناعية المختلفة مثل صناعة الأغذية، والنسيج، والملابس، والدهانات، والمواد المنظفة وغيرها الكثير من المواد التي نستخدمها بشكل يومي.
٧ - يسهل على الإنسان دراسة وفهم المواد المحيطة به.
٨ - له دور بالغ الأهمية في مساعدة الإنسان على تحقيق الرقي والرفاهية.
مبادئ الكيمياء الأساسية
الذرة
هي أصغر وحدة على الإطلاق وتحمل شحنة موجبة، وتعتبر الوحدة الأساسية والرئيسية في علم الكيمياء وأهم جزء أساسي في الذرة هي النواة والتي تحمل شحنة موجبة أيضاً، بالإضافة إلى أن البروتونات والنيترونات والإلكترونات هي المكونات الأساسية للنواة ومن أهم وظائفها تمكين العنصر من الاحتفاظ بخواصه الكيميائية مثل طاقة التأين، وعملية الأكسدة، والسالبية الكهربية.
العنصر
وهو يتكون من عدد من الذرات، وتحمل نواته عدد ثابت من البروتونات والذي يعرف كيميائياً باسم العدد الذري، ويكتب أسفل العنصر الكيميائي.
المركب
وهو عبارة عن إتحاد بعض العناصر المعينة وقيامها بالتفاعل مع بعضها، ومن خلال هذه العناصر يمكن تحديد هذا المركب الكيميائي من حيث بعض خصائصه وموقعه ضمن مجموعات الجدول الدوري.
المادة
هي عبارة عن مجموعة من المركبات الكيميائية متحدة مع بعضها، وتتميز ببعض الخواص المعينة.
الجزيئات
هي أصغر جزء من أجزاء المادة الكيميائية وتحتوي على خصائص مميزة وفريدة، هذه الخصائص تتميز بقدرتها العالية على إيجاد سلسلة من التفاعلات الكيميائية مع المواد الأخرى، كما أنها غير قابلة للتقسيم أو التجزئة.
المول
وهو عبارة عن عدد الذرات أو الجزيئات أو الأيونات المستخدمة لقياس كمية مول واحد من المادة.
الأملاح والأيونات
وهي عبارة عن مجموعة من الجزيئات المادية قامت بفقد إلكترون أو أكثر، وتتميز بأنها مجموعة من العناصر الكيميائية المتحدة مع بعضها والتي تشكل مركباً مشحوناً من خلال هذا الإتحاد.
الحامضية والقاعدية
يمكن تعريف الحامضية والقاعدية بأنهما عدد أيونات الهيدرونيوم أو أيونات الهيدروكسيد الناتجة عن إذابة أي مادة كيميائية في الماء.
عمليتا الأكسدة والاختزال
الأكسدة هي عملية اكتساب الذرة لإلكترون أو أكثر، أما الاختزال هو عملية فقد الذرة لإلكترون أو أكثر، ويمكن تعريفهما عموماً بأنهما عملية فقد أو اكتساب ذرات المواد لإلكترون واحد أو أكثر.
الطور
هو عبارة عن مجموعة من المراحل المختلفة التي تتم فيها بعض التفاعلات ويتم وصف نظامها، ويتميز بخصائصه الفريدة.
الروابط الكيميائية
وهي عبارة عن مدى قوة الجذب بين الذرات والجزيئات وترابطها مع بعضها البعض ومن أنواعها :
- روابط تساهمية.
- روابط أيونية.
- روابط قطبية.
- روابط فلزية.
- روابط تناسقية.
التفاعل الكيميائي
وهو عبارة عن إتحاد مجموعة من الجزيئات مع بعضها البعض لإنتاج مركب أكبر قابل للتفكك والتقسيم، وذلك عن طريق تكسير الروابط الكيميائية.
بالإضافة إلى:
التوازن.
الطاقة.
أقسام الكيمياء وفروعها
١ - الكيمياء الحيوية
يهتم هذا القسم من الكيمياء بدراسة التفاعلات والعمليات الكيميائية التي تحدث بداخل الكائنات الحية، ومن أنواعها:
الكيمياء الحيوية السريرية : تهتم بتحليل سوائل الجسم كما تختص بدراسة الأمراض.
الكيمياء الحيوية الجزيئية : تختص بدراسة الجزيئات الحيوية ووظائفها.
علم الغدد الصماء : يهتم بدراسة الهرمونات.
علم الإنزيمات : يهتم بدراسة الإنزيمات.
٢ - الكيمياء التحليلية
يختص هذا القسم بدراسة التركيب الكيميائي للمادة، ومن خلال تحليل هذه المادة يمكن بناء التركيب الكيميائي لها، بالإضافة إلى التعرف على خصائصها وصيغها الكيميائية، وتنقسم إلى قسمين رئيسيين :
التحليل النوعي : يهتم بدراسة مكونات المادة من خلال طرق وقياسات محددة، دون الحاجة لمعرفة كمياتها أو نسبها.
التحليل الكمي : ويهتم بتحديد ومعرفة كمية ونسبة مكونات المادة، وينقسم إلى نوعين : تحليل كمي حجمي وتحليل كمي وزني.
٣ - الكيمياء العضوية
تهتم بدراسة تفصيلية مركزة للمركبات العضوية وما يطرأ عليها من تفاعلات كيميائية، والتعرف على تركيبها وخواصها، ومن أقسامها ما يلي :
الكيمياء الطبية : تهتم بصناعة وتحضير العقاقير الصيدلانية.
الكيمياء الفراغية : تهتم بدراسة بنية الجزيئات ثلاثية الأبعاد.
الكيمياء العضوية الفلزية : تهتم بدراسة المركبات التي تحتوي روابطها على كربون وفلز.
الكيمياء العضوية الفيزيائية : تختص بدراسة بنية الجزيئات العضوية.
كيمياء المبلرات : تهتم بدراسة تركيب وتحضير جزيئات البوليميرات.
٤ - الكيمياء اللاعضوية
تهتم بدراسة تفصيلية مركزة للمركبات غير العضوية وما يطرأ عليها من تفاعلات كيميائية، والتعرف على تركيبها وخواصها، ومن أنواعها ما يلي :
الكيمياء الحيوية اللاعضوية : تهتم بدراسة دور المعادن في علم الأحياء.
الكيمياء التناسقية : تهتم بدراسة المركبات التناسقية وتبادل الأفعال بين روابطها.
الكيمياء النووية : تهتم بدراسة المواد المشعة.
كيمياء المواد الصلبة : تتناول المواد الصلبة من حيث خصائصها، بنيتها، وطريقة تشكلها.
كيمياء الاصطناع اللاعضوي : تدرس اصطناع الكيماويات اللاعضوية.
كيمياء الصناعة اللاعضوية : تهتم بدراسة المواد المستخدمة في التصنيع.
٥ - الكيمياء الفيزيائية
يهتم هذا القسم بدراسة الطاقة الناتجة عن التفاعلات الكيميائية المختلفة وما يطرأ عليها من تغيرات، ومن أهم أنواع الكيمياء الفيزيائية ما يلي :
- الكيمياء الحرارية.
- الكيمياء الكهربائية.
- كيمياء الكم.
- علم المطياف.
- الميكانيكا الإحصائية.
- الكيمياء الضوئية.
٦ - الكيمياء العامة
تعتبر هي الطريق المؤسس لأقسام الكيمياء الأساسية الخمسة؛ حيث إنها تهتم بدراسة أسس ونظريات وقوانين الكيمياء ومبادئها الأساسية كدراسة المادة والذرات والجزيئات، أي أنها تمهد لدراسة الأقسام الأخرى.
٧ - الكيمياء النباتية
تهتم بدراسة المكونات الكيميائية للنباتات والأعشاب، والتفاعلات التي تحدث بداخلها، وسرد طرق استخلاصها وفصلها وتحليلها.
٨ - الكيمياء الزراعية
تختص بدراسة المكونات الكيميائية للتربة، وكيفية استصلاحها للزراعة والاستفادة منها ويشمل ذلك تحسين التربة والقضاء على الآفات الزراعية المختلفة.
٩ - الكيمياء الصناعية
تهتم بدراسة الصناعات المختلفة التي تتصل بالكيمياء والقائمة على المادة والذرة، كصناعة الأسمنت والدهانات وغيرها.
١٠ - كيمياء النانو
يهتم بدراسة المواد الصغيرة التي لا ترى بالعين المجردة؛ حيث إنه يستخدم مواد كيميائية صغيرة جداً يمكنها اختراق أي جزء من أجزاء المادة بهدف الوصول لغرض معين.
١١ - الكيمياء البيئية
تهتم بدراسة المواد الكيميائية الموجودة في البيئة وكيفية التخلص منها إن كانت ضارة وتهدد الإنسان.
١٢ - كيمياء النفط
تهتم بدراسة النفط والمواد النفطية من حيث بنيتها وتركيبها الكيميائي والذي يساعد في عمليات استخراجها وتكريرها.
أشهر قوانين الكيمياء
- مبدأ لو شاتيليه.
- قانون أفوجادرو.
- قانون حفظ الكتلة.
- قانون بقاء الطاقة.
- قانون بقاء المادة.
- قانون بير لامبرت.
- قانون جاي لوساك.
- قانون فيك للانتشار.
- قانون النسب المتضاعفة.
- قانون النسب الثابتة.
- قانون راؤول.
- قانون دالتون.
- قانون شارل.
- قانون هنري.
- قانون هس.
أشهر العلماء الحاصلين على جائزة نوبل في الكيمياء
- العالم الهولندي ياكوبس فانت هوف ( ١٩٠١م )
- العالم الألماني هيرمان إميل فيشر ( ١٩٠٢م )
- العالم البريطاني وليام رامسي ( ١٩٠٤م )
- العالم الألماني أدولف فون باير ( ١٩٠٥م )
- العالم الفرنسي هنري مواسان ( ١٩٠٦م )
- العالم البريطاني إرنست رذرفورد ( ١٩٠٨م )
- العالم الألماني فيلهلم اوستفالد ( ١٩٠٩م )
- العالمة البولندية ماري كوري ( ١٩١١م )
- العالم الفرنسي فيكتور غرينيار ( ١٩١٢م )
- العالم السويسري ألفريد فيرنر ( ١٩١٣م )
- العالم البريطاني فردريك سودي ( ١٩٢١م )
- العالم البريطاني فرانسيس أستون ( ١٩٢٢م )
- العالم النمساوي فريتز بريغل ( ١٩٢٣م )
- العالم الألماني أدولف فينداوس ( ١٩٢٨م )
- العالم الألماني هانس فيشر ( ١٩٣٠م )
- العالم الأمريكي هارولد يوري ( ١٩٣٤م )
- العالم الفنلندي أرتوري فيرتانن ( ١٩٤٥م )
- العالم الأمريكي وليام جيوك ( ١٩٤٩م )
- العالم الألماني هرمان شتاودنغر ( ١٩٥٣م )
- العالم البريطاني ألكسندر تود ( ١٩٥٧م )
- العالم الأمريكي مالفين كالفن ( ١٩٦١م )
- العالم الأمريكي روبرت موليكن ( ١٩٦٦م )
- العالم الأسترالي جون كورنفورث ( ١٩٧٥م )
- العالم السويسري فلاديمير بريلوغ ( ١٩٧٥م )
- العالم البلجيكي إيليا بريغوجين ( ١٩٧٧م )
- العالم البريطاني بيتر ميتشل ( ١٩٧٨م )
- العالم الياباني كينيتشي فوكوي ( ١٩٨١م )
- العالم البولندي رولد هوفمان ( ١٩٨١م )
- العالم الأمريكي روبرت ميريفيلد ( ١٩٨٤م )
- العالم السويسري ريتشارد إرنست ( ١٩٩١م )
- العالم الكندي مايكل سميث ( ١٩٩٣م )
- العالم المصري أحمد زويل ( ١٩٩٩م )
- العالم الأمريكي كارل باري شاربلس ( ٢٠٠١م )
- العالم الأمريكي روجر كورنبيرغ ( ٢٠٠٦م )
- العالم الألماني غيرهارد إرتل ( ٢٠٠٧م )
- العالم الأمريكي برايان كابيلكا ( ٢٠١٢م )
- العالم الهولندي بين فيرينغا ( ٢٠١٦م )
- العالم الأمريكي ستانلي ويتنجهام ( ٢٠١٩م )
- العالم الأمريكي جون جوديناف ( ٢٠١٩م )
- العالم الياباني أكيرا يوشينو ( ٢٠١٩م )