فروع الكيمياء ومجال دراستها
فروع الكيمياء ومجال دراستها، تعد الفروع الخمسة الرئيسية للكيمياء هي الكيمياء العضوية وغير العضوية، والتحليلية والفيزيائية والكيمياء الحيوية، ولكن، هناك العديد من الفروع الفرعية المهمة، وأنواع الكيمياء المشتركة مع التخصصات الأخرى.
وفيما يلي تعريفات وأوصاف الفروع الرئيسية، مع قائمة بالعديد من مجالات الدراسة الأخرى، تابعوا موقع مقال للتعرف على فروع الكيمياء ومجال دراستها.
محتويات المقال
الكيمياء
الكيمياء هي فرع من فروع العلم يتعامل مع دراسة المادة المكونة من الذرات والجزيئات، وخصائصها وتكوينها، وبنيتها وسلوكها والتفاعلات بين مكونات المادة.
تعد الكيمياء موضوع رائع جدًا، كما أننا جميعًا محاطون بها في كل شيء تقريبًا، كل شيء حولنا يتكون من ذرات وجزيئات بما في ذلك أجسامنا نفسها.
فيمكننا أن نرى الكيمياء في أنشطتنا اليومية، من إنتاج الغذاء في المزارع إلى طبخها في المطبخ، من دراجة إلى صاروخ فضائي من الهواتف إلى أجهزة الكمبيوتر.
يعد الفولاذ المستخدم في المباني، والبوليمرات التي تصنع الأكياس البلاستيكية، وبطاريات الهواتف المحمولة، والتمثيل الضوئي.
والمنظفات، والملابس، والأصباغ والألوان، والمشروبات، وما إلى ذلك، بعض الأمثلة التي يتم فيها تطبيق الكيمياء، فالكيمياء تساعدنا على فهم العالم الذي نراه ونختبره.
شاهد أيضًا: ما هي تقنية النانو في الكيمياء ؟
فروع الكيمياء
اليوم، أصبحت الكيمياء موضوعًا متنوعًا للغاية مع وجود عدد كبير من الفروع، فيمكن تصنيف الكيمياء الحديثة إلى خمسة فروع رئيسية.
فتتم مناقشتها أدناه والفروع الخمسة الرئيسية للكيمياء هي:
- الكيمياء الفيزيائية.
- أيضًا الكيمياء التحليلية.
- الكيمياء غير العضوية.
- كذلك الكيمياء العضوية.
- علاوة على ذلك الكيمياء الحيوية.
وسنقوم بالتحدث عن كل فرع على حدى أدناه، مع ذكر مجالات دراساتهم المختلفة.
الكيمياء الفيزيائية
من الاسم، تعد الكيمياء الفيزيائية هي مزيج من الفيزياء والكيمياء، والكيمياء الفيزيائية، لها تداخل جيد مع بعض فروع الفيزياء.
إنها فرع متفرع من العلوم يتعامل مع دراسة الخصائص العيانية، مثل الضغط والحجم وما إلى ذلك، والخصائص الذرية، مثل طاقة التأين، الكهربية، التكافؤ، إلخ.
كما أنه يتعامل مع بنية المادة والطاقة بعض مجالات الدراسة في الكيمياء الفيزيائية هي:
- الكيمياء الحركية: دراسة معدلات التفاعل الكيميائي.
- كذلك الكيمياء الحرارية: هي مجال خاص بالديناميكا الحرارية التي تتعامل مع الحرارة في النظام الكيميائي، وعلاقتها بالعمل.
- كيمياء السطح: هي مجال دراسة العمليات الكيميائية على أسطح المواد.
- أيضًا الكيمياء الضوء: هي دراسة التفاعلات الكيميائية، التي تحدث في وجود الضوء.
- كيمياء التحليل الطيفي: ويتعلق بالإشعاعات الكهرومغناطيسية، وكيفية تفاعلها مع الذرات والجزيئات.
- بالإضافة إلى ذلك كيمياء الميكانيكا الإحصائية: هي الدراسة الإحصائية للذرات والجزيئات، والميكانيكا الإحصائية هي أحد الموضوعات التي تتداخل فيها الفيزياء، والكيمياء مع بعضها البعض.
- كما يوجد كيمياء الكم: هي تطبيق ميكانيكا الكم على النظام الكيميائي.
- الكيمياء الكهربية: هي فرع من فروع الكيمياء الفيزيائية التي تتعامل، مع التغيرات الكيميائية التي تنطوي على حركة الإلكترونات بين الأقطاب الكهربائية.
- كيمياء الفيمتو: هي دراسة التفاعلات الكيميائية بمقياس الفيمتوكل (15-^10 ثانية)، إنه يساعدنا على فهم كل حركة للجزيئات.
الكيمياء التحليلية
إنه فرع من فروع الكيمياء يركز على الأساليب النوعية والكمية لتحليل خصائص المادة.
باختصار، إنه يتعامل مع تحليل المواد الكيميائية، ولها تطبيقات ضخمة في الصناعات الكيميائية للحفاظ على جودة المنتج النهائي.
وفي الحياة الواقعية، خطوات التحليل هي الفصل، التحديد، وأخيراً القياس الكمي، في الفصل، نفصل المكونات عن الخليط.
وبعد عزل العينة المرغوبة نحدد مكوناتها بالتحليل النوعي، وأخيرًا، نقدر تركيز التحليلات عن طريق التحليل الكمي.
هناك طريقتان تقليديتان تستخدمان في الكيمياء التحليلية: نوعي وكمي، وتتضمن الطريقة النوعية تحديد المكونات الكيميائية (الذرات والجزيئات والأيونات وما إلى ذلك) في المواد.
وفي الطريقة الكمية يحدد تركيز مادة في عينة معينة، ومع التقدم في العلوم والتكنولوجيا، نحن قادرون على تطوير أدوات مختلفة يمكن أن توفر دقة ودقة أفضل.
لا تتعلق الكيمياء التحليلية بتحليل المواد فحسب، بل تتعلق أيضًا بتحسين تقنيات التحليل الحالية وتطوير تقنيات جديدة.
بعض طرق التحليل الشائعة هي كما يلي:
اختبارات اللهب
- يتضمن الاختبار إخضاع عينة معينة للهب (اختزال أو مؤكسد)، ثم مراقبة لون اللهب، ويعطينا لون اللهب فكرة عن أحد المكونات الموجودة في العينة.
- ونادرًا ما يستخدم هذا الاختبار في الصناعات 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)
- تتضمن إضافة معاير معروف في المحلول، حتى الوصول إلى نقطة التكافؤ.
قياس الجاذبية
- كما إنها تقنية كمية تُستخدم لتقدير كمية المادة الموجودة بناءً على اختلاف الكتلة بعد التغيير.
الكروماتوغرافيا
- هي تقنية فصل تتكون من طور متحرك (مائع يحمل عينة معينة)، يتدفق على الطور الثابت، وبناءً على تقارب مكونات الطور المتحرك تجاه المرحلة الثابتة، يتم الاحتفاظ بالمكونات في المرحلة الثابتة.
التحليل الطيفي
- هو دراسة كيفية تفاعل الذرات والجزيئات، مع الإشعاعات الكهرومغناطيسية.
التحليل الكهروكيميائي
- طريقة التحليل التي يتم فيها دراسة المادة التحليلية، عن طريق تمرير الكهرباء وقياس الجهد، والتيار بمرور الوقت.
الرحلان الكهربي
- طريقة فصل يتم فيها فصل الجسيمات المشتتة، تحت تأثير المجال الكهربائي.
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.
وتوجد المركبات الغير عضوية بشكل كبير تحت سطح الأرض: الصخور والمعادن، وغيرها يتم إنتاجها في الصناعات الكيميائية.
والمواد الكيميائية غير العضوية لها تطبيقات في صناعات الطلاء، والأصباغ، والطلاء، والأسمدة، وخافض التوتر السطحي، والمطهر، وصناعات الطاقة الشمسية.
وأكبر المواد الكيميائية غير العضوية المنتجة في العالم هي حمض الكبريتيك، الهيدروجين، النيتروجين، الأمونيا، الكلور، خامس أكسيد الفوسفور، حمض النيتريك، حمض الهيدروكلوريك، هيدروكسيد الصوديوم.
تابع أيضًا: بحث عن التوزيع الالكتروني في الكيمياء
بعض المجالات في الكيمياء غير العضوية هي ما يلي:
كيمياء التنسيق
- وتتكون من دراسة مجمعات التنسيق؛ وتتكون مجمعات التنسيق من ذرة مركزية، عادةً ما يكون معدنًا محاطًا بروابط أو عامل مركب.
الكيمياء العضوية الفلزية
- هي دراسة المركبات العضوية المعدنية، التي تتكون من مركبات لها رابطة فلزية كربون وهيدروجينية (رابطة عضوية معدنية)، ويتم تضمين هذا المجال في كل من الكيمياء العضوية وغير العضوية.
الكيمياء الحيوية غير العضوية
- تغطي تفاعل الأنواع غير العضوية، مثل المعادن في الخلايا والأنسجة.
كيمياء الحالة الصلبة (أو كيمياء المواد)
- هي دراسة خصائص وهياكل مرحلة الحالة الصلبة، إنها جزء من فيزياء الحالة الصلبة.
الكيمياء العضوية
إنه فرع من فروع الكيمياء يتعامل مع دراسة المركبات العضوية، والمركبات العضوية هي مركبات تحتوي على رابطة كربون-هيدروجين.
والكربون قادر على تشكيل سلاسل طويلة من الكربون (تسمى الكاتينات)، وبسبب خاصية الكربون هذه، فإنه يشكل عددًا هائلاً من المركبات.
وهذا هو سبب تجاوز المركبات العضوية للمركبات غير العضوية، وبخلاف الكربون والهيدروجين، العناصر الموجودة على نطاق واسع في المركبات العضوية هي الأكسجين والنيتروجين، والكبريت والفوسفور والهالوجينات (الفلور والكلور واليود).
وتستخدم المركبات العضوية في الزراعة والغذاء والأدوية والبوليمر والمنسوجات، والمبيدات الحشرية والأدوية والمطاط والوقود وصناعات السلع الاستهلاكية.
بعض المواد الكيميائية العضوية الصناعية المهمة هي الميثان، الإيثيلين، البروبيلين، 2،1-ثنائي كلورو إيثيلين، الميثانول، كحول الأيزوبروبيل، البيوتان.
أيضًا الأسيتيلين، البوليسترين، الجلسرين، الأسيتون، حمض الأسيتيك، اليوريا، الطولوين، الفينول، الأنيلين، الجلوكوز، الفركتوز، والنشا… إلخ.
المجالات الهامة في الكيمياء العضوية هي:
- كيمياء البوليمرات: وتتناول تركيب وخصائص البوليمرات.
- كيمياء المعادن العضوية: هي دراسة المركبات العضوية المعدنية، التي تتكون من مركبات لها رابطة فلزية – كربون – هيدروجينية (رابطة عضوية معدنية)؛ ويتم تضمين هذا المجال في كل من الكيمياء العضوية وغير العضوية.
- الكيمياء العضوية الفيزيائية: هي دراسة تفاعل، وبنية المواد الكيميائية العضوية.
- الكيمياء المجسمة: هي كيمياء تدرس الأيزومرات الفراغية، إنها تركز على الترتيب المكاني للذرات.
- أيضًا الكيمياء الطبية: وتشمل تطبيق الكيمياء في الطب، وتطوير الأدوية.
- الكيمياء الحيوية العضوية: هي مزيج من الكيمياء العضوية، والكيمياء الحيوية.
الكيمياء الحيوية
فهي مجال العلوم الذي يركز على دراسة العمليات الكيميائية، داخل النظام البيولوجي.
أيضًا هي مجال جديد مقارنة بفروع الكيمياء المذكورة أعلاه، ويُطلق على المحترفين في مجال الكيمياء، هذا اسم عالم الكيمياء الحيوية.
وتركز الكيمياء الحيوية على استخدامات الكيمياء لفهم النظم البيولوجية بشكل أفضل مثل التنفس، والهضم، والتمثيل الغذائي الخلوي.
وما إلى ذلك، كما يعمل علماء الكيمياء الحيوية على أمراض، مثل السرطان لتطوير علاج أفضل، كما أنهم يدرسون الجينات الجزيئية لتحسين الجينات.
المجالات المهمة للدراسة في الكيمياء الحيوية هي ما يلي:
- الجينات الجزيئية: وتشمل دراسات الجينات، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالهندسة الوراثية.
- أيضًا الكيمياء الحيوية الزراعية: وتركز على تطبيق الكيمياء الحيوية، لتحسين الإنتاج الزراعي.
- الكيمياء الحيوية الجزيئية: تتناول دراسة الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والأغشية والإنزيمات والأحماض النووية والأحماض الأمينية والفيروسات وما إلى ذلك.
- كذلك الكيمياء الحيوية السريرية: كل شيء عن الأمراض، والموضوعات ذات الصلة.
- كما هناك الكيمياء المناعية: هي فرع من فروع الكيمياء الحيوية، يهتم بالتفاعل الكيميائي المرتبط بجهاز المناعة.
اخترنا لك: بحث حول مكتشف قانون الضغط على السوائل في الكيمياء
في نهاية مقال فروع الكيمياء ومجال دراستها، لا تقتصر الكيمياء على الفروع الخمسة المذكورة أعلاه، ولكن هناك العديد من الفروع المتخصصة الأخرى للكيمياء التي تم تطويرها على مدار فترة زمنية، بالإضافة إلى كلٍّ من: الكيمياء الإشعاعية، الكيمياء الأحادية، الكيمياء فوق الجزيئية، الكيمياء الصناعية، الكيمياء البيئية، الكيمياء الخضراء.