- ما هي الكيمياء؟
- تاريخ الكيمياء
- فروع الكيمياء
- أهمية الكيمياء
- تطبيقات الكيمياء
- مبادئ الكيمياء الحديثة
- الكيمياء والفيزياء
نفسر ماهية الكيمياء وتاريخها وفروعها وتطبيقاتها. وكذلك مبادئ الكيمياء الحديثة وعلاقتها بالفيزياء.
ما هي الكيمياء؟
الكيمياء هي العلم الذي يدرس التركيب ، بنية ص الخصائص التابع موضوع، بما في ذلك علاقته بـ طاقة وكذلك التغييرات التي يمكن أن تحدث فيه من خلال المكالمات تفاعلات. إنه العلم الذي يدرس مواد والجسيمات التي تتكون منها ، وكذلك الديناميكيات المختلفة التي يمكن أن تحدث فيما بينها.
الكيمياء هي واحدة من العظماء علوم المعاصر ، الذي أحدث مظهره ثورة في العالم إلى الأبد. قدم هذا العلم تفسيرات وظيفية وقابلة للاختبار للسلوك المعقد للمواد المعروفة ، قادرة على تفسير كل من استمراريتها وتغيراتها.
من ناحية أخرى ، المعرفة الكيميائية موجودة في الحياة اليومية ، لدرجة أننا نستخدم المواد الطبيعية ونصنع منها اصطناعية. عمليات مثل الطبخ ، التخمير، علم المعادن ، إنشاء مواد ذكية وحتى العديد من العمليات التي تحدث في أجسامنا ، يمكن تفسيرها من خلال منظور كيميائي (أو الكيمياء الحيوية).
من ناحية أخرى ، سمح مجال الكيمياء بظهور ال صناعة: تحويل المواد بإرادة الإنسان لخلق أشياء مفيدة (أو المواد اللازمة لصنعها). بهذا المعنى ، فهو أحد العلوم التي كان لها التأثير الأكبر في العالم وفي التاريخ التابع إنسانية.
تاريخ الكيمياء
بالمعنى الدقيق للكلمة ، بدأ تاريخ الكيمياء في عصور ما قبل التاريخ عندما بشري أصبح مهتمًا بالمواد والتصنيع والطبخ والخبز. ارتباطه بالتقدم التكنولوجي للبشرية لا شك فيه.
تأتي كلمة الكيمياء من اللاتينية آرس شيميا ("Alchemical art") ، بدوره مشتق من المصطلح العربي كيمياء، والذي تم من خلاله تسمية الممارسة العلمية الزائفة للباحثين عن حجر الفيلسوف حوالي عام 330 ، والتي يمكنهم من خلالها تحويل رصاص والمعادن الأخرى في الذهب ، لمنح الخلود أو العلم.
كان الخيميائيون الأوائل علماء إسلاميين ، كما انغمس الغرب في التعصب مسيحيون متدينون ، قاموا بتنمية حكمة العناصر والمواد ، فهمًا كمجموعة من الأجسام والأرواح التي تستخدم التقنيات الصحيح يمكن التلاعب بها أو تحويلها.
كانت هذه الشخصيات الغامضة تسمى "المواد الكيميائية" (من كيميائي). ومع ذلك ، اعتبارًا من عام 1661 ، مع نشر "الكيميائي المشكك " من العالم الأيرلندي روبرت بويل (1627-1691) ، أصبح للمصطلح معنى أقل باطنيًا (روحيًا) وأكثر ارتباطًا بالعلم.
من ناحية أخرى ، تباين تعريف الكيمياء بشكل كبير بمرور الوقت. على وجه الخصوص لأن مجاله قد نما وتطور بشكل كبير ، مما أدى إلى استقالة هذا التخصص.
حوالي عام 1662 ، عرف العالم السويسري كريستوفر جلاسر (1615-1670) الكيمياء على أنها الفن العلمي لإذابة أجسام المواد المختلفة ، لأنه في عام 1730 أطلق عليها الألماني جورج ستال (1659-1734) فن فهم ديناميات مخاليط.
لم يكن حتى عام 1837 أن قام الكيميائي الفرنسي جان بابتيست دوما (1800-1884) بتعريفه على أنه العلم الذي يتعامل مع القوى بين الجزيئات. بدلاً من ذلك ، نفهمها اليوم على أنها دراسة للمادة وتغيراتها ، وفقًا لتعريف الكيميائي الشهير في هونغ كونغ ريموند تشانغ (1939-2017).
ومع ذلك ، ظهرت الكيمياء كعلم في القرن الثامن عشر ، عندما كان القرن الأول تجارب علمية يمكن التحقق منها مع وقعت في أوروبا الحديثة ، خاصة بعد ترشيح 1983 لـ النظرية الذرية بواسطة جون دالتون.
منذ ذلك الحين ، أثارت الكيمياء اكتشافات وثورات عديدة. بالإضافة إلى ذلك ، كان لها تأثير مهم على العلوم والتخصصات المماثلة ، مثل مادة الاحياء، ال جسدي - بدني والهندسة.
ال الأمم المتحدة أعلن أن عام 2011 سيكون العام الدولي للكيمياء ، تقديراً للمسار العلمي الهائل الذي تم قطعه والتأثير الذي لا يمكن إنكاره لهذا التخصص على منطقتنا. الحياة.
فروع الكيمياء
تضم الكيمياء عددًا كبيرًا من الفروع ، نظرًا لأن مجال دراستها قريب من مختلف العلوم والتخصصات. من بين هذه الفروع:
- ال الكيمياء غير العضوية. مخصص لدراسة الأمر الذي لا يتألف منه أساسًا كائنات حية ولا لمواده ، ولكنه مناسب لأشكال المادة الجامدة. وهي تختلف عن الكيمياء العضوية من حيث أنها لا تركز على أي منها جزء على وجه الخصوص (كما هو الحال في الكيمياء العضوية على الكربون).
- الكيمياء العضوية. يُطلق عليه أيضًا كيمياء الحياة ، وهو فرع من فروع الكيمياء يركز عليه مجمعات سكنية التي تدور حول الكربون والهيدروجين ، وهي في الغالب تلك التي تسمح بتكوين الحياة.
- ال الكيمياء الحيوية. خطوة نحو علم الأحياء ، الكيمياء الحيوية هي كيمياء أجسام الكائنات الحية ، المهتمة بعمليات الطاقة التي تبقيهم على قيد الحياة ، في التفاعلات التي تحدث بطريقة منظمة في أجسامهم. الخلايا، وغيرها من مجالات المعرفة التي تسمح لنا بفهم كيفية تكوين أجسادنا جسديًا.
- الكيمياء الفيزيائية. تسمى أيضًا الكيمياء الفيزيائية ، وهي تدرس الأسس الفيزيائية التي تحافظ على جميع أنواع العمليات الكيميائية ، خاصة فيما يتعلق بالطاقة ، مثل مجال الكيمياء الكهربائية ، الديناميكا الحرارية الكيمياء وقطاعات الفيزياء الأخرى (أو الكيمياء ، كما تراها).
- الكيمياء الصناعية. تسمى أيضًا الكيمياء التطبيقية ، فهي تأخذ المعرفة النظرية للكيمياء وتطبقها على حل مشاكل من الحياة اليومية. تسير جنبًا إلى جنب مع الهندسة الكيميائية لأنها تهتم بالإنتاج الاقتصادي للكواشف الكيميائية ، والمواد الجديدة ، وحاليًا ، في طرق إجراء النشاط الصناعي دون التأثير على بيئة.
- ال الكيمياء التحليلية. والغرض الأساسي منه هو اكتشاف وتحديد العناصر الكيميائية الموجودة في مادة معينة ، أي للعثور عليها طرق وطرق التحقق من صنع الأشياء وبأي نسبة.
- الكيمياء الفلكية. ينسحب من العالم اليومي ليهتم به النجوم ويسير تكوينه جنبًا إلى جنب مع الفيزياء الفلكية. إنه أحد أكثر الفروع تخصصًا لهذا العلم الواسع.
أهمية الكيمياء
الكيمياء موجودة في الغالبية العظمى من العمليات الصناعية ، وكذلك في الجوانب اليومية جدًا من حياتنا. بفضل ذلك ، قمنا بتطوير مواد معقدة تتكيف مع احتياجاتنا المختلفة عبر التاريخ.
من سبائك المعادن ، إلى المركبات الدوائية أو الوقود لتعزيز وسائل النقل لدينا ، ومعرفة تفاعلات كيميائية لقد كان أساسيا. في الواقع ، بفضل الكيمياء ، قمنا بتغيير العالم من حولنا ، للأفضل وللأسوأ.
من ناحية أخرى ، من المحتمل أن تعطينا الكيمياء المعرفة لإصلاح الضرر الناجم عن ذلك النظام البيئي عبر تاريخنا.
تطبيقات الكيمياء
الكيمياء هي أحد مجالات المعرفة البشرية التي لها أعظم التطبيقات في العديد من مجالات الحياة. ومنهم:
- الحصول على الطاقة. بفضل التعامل مع المواد الكيميائية مثل الوقود و الهيدروكربونات، أو حتى لمعالجة النوى الذرية للعناصر الثقيلة ، فمن الممكن توليدها طاقة السعرات الحرارية والتي بدورها تعمل على توليد الطاقة الكهربائية . هذا ما يحدث في محطات الطاقة الحرارية أو النووية الحرارية.
- صناعة مواد متطورة. بفضل الكيمياء ، توجد اليوم ألياف تركيبية ومواد ذكية وعناصر أخرى تسمح بتصنيع أنواع جديدة من الملابس وأدوات أفضل وتطبيقات جديدة لتحسين حياة الإنسان.
- علم العقاقير. جنبًا إلى جنب مع الكيمياء الحيوية والطب ، تتيح الكيمياء الجمع بين المركبات لإنتاج الأدوية والعلاجات التي تطيل حياة الإنسان وتحسن جودتها أيضًا.
- تحسين الزراعة. من خلال فهم كيمياء التربة، يمكننا اليوم تصنيع المضافات والأسمدة والمواد الأخرى التي يحول استخدامها الصحيح التربة الرديئة إلى التربة مثالية للزراعة ، مما يسمح لمحاربة الجوع و فقر.
- الصرف الصحي وإزالة التلوث. من خلال فهم خصائص المواد القابضة ومزيلات الشحوم وأنواع أخرى من الإجراءات المحلية ، يمكننا إنتاج المطهرات والمنظفات لعيش حياة أكثر صحة ، وكذلك توفير علاج للضرر البيئي الذي تسببه صناعاتنا النظام البيئي.
مبادئ الكيمياء الحديثة
تخضع الكيمياء الحديثة لما يسمى بمبدأ الكم ، وهو نتيجة النظرية الذرية التي تنظر إلى المادة من مستويات مختلفة من التعقيد ، مثل:
- موضوع. كل ما لدي الجماعية, الصوت وتتكون من جسيمات. يمكن أن تتكون من مواد نقية أو مخاليط.
- مركبات كيميائية. المواد الكيميائية المكونة من أكثر من عنصر كيميائي أو نوع من الذرات ، وهذا لا يعني أنها مخاليط ، بل هي مواد يكرر هيكلها الجزيئي توليفات من نفس العناصر المختلفة.
- جزيئات. اتحادات من ذرتين أو أكثر ، في وحدة دنيا تتمتع بوظائف وخصائص فريدة ، نتيجة للخصائص والموقع ووفرة العناصر التي تتكون منها. يمكن اختزال مركب كيميائي إلى الحد الأدنى من الجزيئات ، ولكن إذا تم "تكسيرها" ، فلن يكون هناك المزيد من المركب ولن يكون لدينا سوى الذرات ، أي الحد الأدنى من القطع التي يتكون منها.
- الذرات. الحد الأدنى من الجسيمات غير المحسوسة ، الممنوحة وزنوالحجم والاستقرار و الشحنة الكهربائيةهم الطوب الذي تصنع به المادة. هناك عدد محدود من الذرات ، كل نوع يتوافق مع عنصر كيميائي متصور في الجدول الدوري للعناصر.
- الجسيمات دون الذرية. الجسيمات التي تتكون منها الذرات وتعطيها خصائصها. هناك ثلاثة أنواع معروفة: الإلكترونات (مشحون سلبيا)، النيوترونات (بدون تحميل) و البروتونات (مشحونة إيجابيا). يدور الأول حول نواة الذرة مثل السحابة ، في حين أن الأخيرين يشكلان النواة نفسها ، ويتكونان بدورهما من جسيمات فرعية أصغر وعابرة ، تسمى جسيمات دون الذرية.
الكيمياء والفيزياء
الكيمياء والفيزياء تخصصان شقيقان ، لكنهما يفكران في واقع من وجهات نظر مختلفة. الكيمياء هي علم المادة وردود الفعل وتكوينها. بدلاً من ذلك ، الفيزياء هي علم القوى التي تحكم العالم الحقيقي والتي تحدد إلى حد كبير حالة (وليس تكوين) المادة.
يمكن فهم هذا الاختلاف في وجهات النظر إذا فكرنا في حالات المادة: ماء يتكون من عنصرين كيميائيين يشكلان جزيئاته: الهيدروجين والأكسجين (H2O). سيبقى هذا هو الحال عندما يكون الماء في الداخل الحالة السائلة، عند التجميد في ملف الحالة الصلبة وعندما تتلخص في ذلك بخار.
في كل حالة من حالاتها الفيزيائية ، تحتوي المادة على مستويات طاقة داخلية مختلفة جدًا نتيجة اهتزاز جسيماتها في أوضاع مختلفة. هناك التغيير المادي، ولكن ليس أ تغير كيميائيمنذ ذلك الحين ، كما في مثال الماء ، لا يزال الجليد والبخار يحتويان على نفس العناصر الكيميائية.
بدلاً من ذلك ، من خلال تعزيز تفاعل كيميائي للماء مع فلز تم الحصول عليها أكسيدبمعنى آخر ، يتغير التركيب الكيميائي لكلتا المادتين ويتم الحصول على تركيبة جديدة (أكسيد الفلز) ، دون توقف الماء عن كونه سائلًا ويتوقف الحديد عن كونه صلبًا ، أي دون تغيير الحالة الفيزيائية للمادة.