مفهوم الكيمياء

مفهوم الكيمياء:

الكيمياء هي علم المادة اي الدراسة العلمية للمواد بحالاتها الثلاث الصلبة و السائلة و الغازية و ذلك لتحديد خواصها، بنيتها، تركيبها، تفاعلاتها و سلوكاتها.
حيث يبحث الكيميائيون في خواص المواد التي يتكون منها الكون. ويدرسون كيف تتفاعل تلك المواد تحت الظروف المختلفة. ويحاولون إيضاح سلوك هذه المواد بناء على بنيتها التركيبية ومكوناتها. كما يحاول الكيميائيون معرفة التحولات الكيميائية التي تتضمن تغيرات في التركيب الكيميائي للمواد.

 امثلة عن بعض التحولات الكيميائية:
 اتحاد الحديد مع أكسجين الهواء يكوّن الصدأ "اوكسيد الحديد"  هذا يمثل تحولا كيميائيًا. ويمكن للمواد أن تتحول فيزيائيًا دون حدوث تغيير في تركيبها الكيميائي، فالماء مثلاً يتغير فيزيائيًا وليس كيميائيًا عندما يتجمد.

وتستمر التحولات الكيميائية في الطبيعة وذلك لجعل الحياة ممكنة على وجه الأرض. فأثناء العواصف الرعدية مثلاً، يتسبب البرق في بعض التغيرات الكيميائية. ونتيجة للطاقة الكهربائية والحرارة الناتجة عن الصواعق يتحد بعض النيتروجين والأكسجين في الهواء، وينتج عن ذلك غازات تعرف بأكاسيد النيتروجين. وتذوب هذه الأكاسيد في قطرات المطر أثناء سقوطها إلى سطح الأرض وتتحول كيميائيًا داخل التربة إلى نترات، وهي مواد تعمل كمخصِّب (سماد).

كما يحدث التفاعل الكيميائي أيضًا عندما يحترق الخشب ويتحول إلى رماد وغازات. كذلك الطعام الذي نتناوله يمر عبر العديد من التحولات الكيميائية داخل أجسامنا.

لقد تعلم الكيميائيون الكثير عن المواد الكيميائية والعمليات التي تحدث في الطبيعة. وإضافة لذلك تمكن الباحثـون الكيميائيـون من تحضير العديد من المـواد المفيدة التي لا توجد في الطبيعة. وتشمل المواد الناتجة عن الأبحاث الكيميائية، الألياف الصناعية والعقاقير والأصباغ والأسمدة والبلاستيك. وقد حسنت المعرفة التي اكتسبها الكيميائيون والمواد التي أنتجوها كثيرًا من حياة البشر.

المبادئ الأساسية للكيمياء:

هنالك العديد من المبادئ الأساسية في دراسة الكيمياء، من اهمها:

1- الذرات:

الذرة هي الوحدة الأساسية في الكيمياء، وتتكون من النواة موجبة الشحنة والتي تحتوي على البروتونات والنيترونات وتحتوي أيضاً عدداً من الإلكترونات التي تعمل على معادلة الشحنة الموجبة في النواة. كما أن الذرة هي أصغر وحدة يمكن تصورها والتي تكون قادرة على المحافظة على الخواص الكيميائية للعنصر، مثل السالبية الكهربية وطاقة التأين، حالات الأكسدة المفضلة، عدد التساند وعدد الروابط التي يفضل تشكيلها. (مثل الفلزية والأيونية والتساهمية).

2- العناصر الكيميائية:

 تمثل العناصر الكيميائية المواد الأساسية للكيمياء، فهي بمثابة حجارة البناء للمواد الأخرى جميعًا. وكل عنصر كيميائي يتكون من نوع واحد من الذرات التي تختلف عن ذرات أي عنصر آخر. ويستخدم الكيميائيون حروف الهجاء اللاتينية رموزًا للدلالة على العناصر المختلفة، فالحروف C,H,O,Fe على سبيل المثال، ترمز على التوالي لعناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين والحديد. وقد ثبت وجود 91 عنصرًا في الطبيعة حتى الآن، كما أن هناك نحو 20 عنصرًا آخر تم إنتاجها صناعيًًا.

3- الروابط الكيميائية:

ينتج عن القوى الكهربائية على مستوى الذرة روابط كيميائية تربط بين ذرتين أو أكثر لتكون جزيئات. وتتكون بعض الجزيئات من ذرات عنصر واحد فقط. فجزيئات الأكسجين مثلاً تتكون من ذرتي أكسجين ويرمز الكيميائيون لهذا الجزئي بالصيغة الكيميائية O2 وفيها يمثل الرقم 2 عدد الذرات في الجزيء.

4- المركبات الكيميائية:

وعندما ترتبط ذرات عنصرين مختلفين أو أكثر بعضهما مع بعض تكون مركبًا كيميائيًا. فالماء مثلا مركّب كيميائي يتكوّن من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين. والصيغة الكيميائية لجزيء الماء هي .H2O

5- التفاعلات الكيميائية:

تتكون المركبات أو تتفكك بواسطة التفاعلات الكيميائية التي تقتضي تكوين أو تفكيك الروابط الكيميائية. ويستخدم الكيميائيون المعادلات الكيميائية للدلالة على يحدث في التفاعلات الكيميائية. وتتركب المعادلات الكيميائية من صيغ كيميائية ورموز توضح المواد المشتركة في التفاعل الكيميائي، فالمعادلة التالية مثلا: 
C + O2 → CO2

تعبر عن التغير الكيميائي الذي يحدث عندما تتفاعل أو ترتبط ذرة كربون واحدة مع جزيء أكسجين، وينتج عن ذلك جزيء ثاني أكسيد الكربون وصيغته CO2 .

الفروع الرئيسية للكيمياء  

 تنقسم الكيمياء بصفة عامة إلى عدة فروع رئيسة، كما يوجد أيضا تفرعات لهذه الفروع، وموضوعات ذات تخصص أكبر داخل هذه الفروع، ومن هذه الفروع :

1. الكيمياء التحليلية تختص بتعيين خواص المواد الكيميائية والصيغ الكيميائية للمركبات والمخاليط وتركيبها. 
2. التحليل الكمي يقدر كميات الكيميائيات المختلفة التي تتكون منها المواد. 
3. التحليل النوعي يكشف عن نوع العناصر والمركبات التي تتكون منها المواد. 
4. الكيمياء الراديوية تختص بتعيين وإنتاج العناصر المشعة واستخداماتها في دراسة العمليات الكيميائية. 
5. الكيمياء التطبيقية تعنى بالتطبيق العملي للمعرفة بالمواد والعمليات الكيميائية. 
6. الكيمياء الزراعية  تهتم بتطوير الأسمدة والمبيدات وتدرس العمليات الكيميائية التي تحدث داخل التربة والعمليات التي تتعلق بنمو المحاصيل. 
7. كيمياء البيئة  تدرس وتراقب وتضبط العمليات الكيميائية والعوامل البيئية الأخرى وعلاقتها بالكائنات الحية. 
8. الكيمياء الصناعية تختص بإنتاج المواد الخام كيميائياً وتطوير العمليات والمنتجات الكيميائية الصناعية ودراستها ومراقبتها. 
9. الكيمياء الحيوية تتعامل مع العمليات الكيميائية للكائنات الحية. 
10. الكيمياء اللاعضوية تهتم بالمواد الكيميائية التي لا تحتوي على روابط بين ذرتي كربون (كربون ـ كربون). 
11. الكيمياء العضوية تعنى بدراسة المواد الكيميائية التي تحتوي على روابط بين ذرات الكربون. 
12. الكيمياء الفيزيائية تترجم وتفسر العمليات الكيميائية اعتماداً على الخواص الفيزيائية للمادة، مثل الكتلة والحركة والحرارة والكهرباء و الأشعاع. 
13. الحركية الكيميائية تدرس تدرج الخطوات في التفاعلات الكيميائية، والعوامل التي تؤثر على معدل سرعة التفاعلات الكيميائية. 
14. الدينامية الحرارية الكيميائية  تتعامل مع تغير الطاقة الذي يحدث أثناء التفاعلات الكيميائية وكيف يؤثر اختلاف الضغط والحرارة على التفاعلات. 
15. الكيمياء النووية استخدام الطرق الكيميائية في دراسة التفاعلات النووية. 
16. كيمياء الكم تحلل توزيع الإلكترونات في الجزيئات وتفسر السلوك الكيميائي للجزيئات اعتماداً على البناء الإلكتروني. 
17. الكيمياء الإشعاعية تهتم بالآثار الكيميائية للأشعة العالية الطاقة على المواد. 
18. كيمياء حالة الصلابة تتعامل مع التركيب الكيميائي للمواد الصلبة، والتغير الذي يحدث داخل هذه المواد وفيما بينها. 
19. الكيمياء الفراغية تدرس ترتيب الذرات في الجزيئات والخواص التي تنتج عن هذا الترتيب. 
20. كيمياء السطوح تهتم باختبار الخواص السطحية للمواد الكيميائية. 
21. كيمياء البوليمرات تهتم بالبلاستيك والجزيئات السلسلية الأخرى المتشابكة التي تتكون بتشابك الجزيئات الصغيرة بعضها ببعض. 
22. الكيمياء الاصطناعية  تختص باتحاد العناصر الكيميائية والمركبات لإنتاج مواد مماثلة لمواد موجودة في الطبيعة، أو تشكيل مواد جديدة غير موجودة في الطبيعة. 

غرد