مفهوم الكيمياء

مفهوم الكيمياء تُعرَّف الكيمياء بأنّها فرع العلوم الذي يهتم بدراسة خصائص المواد، وتكوينها، وبنيتها الكيميائية، بالإضافة إلى دراسة التفاعلات والتحولات الكيميائية التي تمر بها لإنتاج مواد جديدة، والطاقة التي تُصدرها أو تمتصّها أثناء ذلك، فجميع المواد الموجودة سواء كانت طبيعية أو اصطناعية تتكوّن من ذرة أو أكثر، وكل ذرة تنفرد عن الأخرى بخصائص معينة وتُسمّى بالعنصر، والتي بدورها تتكون من أجسام تحت ذرية أصغر تُمثّل وحدات البناء الأساسية لها.

يُعرَّف التفاعل الكيميائي بأنّه عملية تحول مادة متفاعلة أو أكثر -سواء كانت عنصر أو مركب- إلى مادة ناتجة أخرى أو أكثر، حيث يعمل التفاعل الكيميائي على إعادة ترتيب ذرات المتفاعلات لإنتاج المواد الجديدة[٣] أنواع الكيمياء يتفرّع علم الكيمياء إلى 5 فروع رئيسية، وعليه يُوضّح كل فرع منها كما يأتي: الكيمياء التحليلية: تُركّز الكيمياء التحليلية على فصل، وتصنيف، وتعريف المواد، ودراسة تركيبها الكيميائي عبر استخدام الأساليب النوعية بما فيها ملاحظة اختلاف الألوان، والأساليب الكمية؛ كحساب الطول الموجي للضوء الذي يمتصه العنصر أثناء التغير اللوني.[٤][٥] الكيمياء الحيوية: تستخدم الكيمياء الحيوية تقنيات الكيمياء لفهم طبيعة عمل الأنظمة البيولوجية على المستوى الكيميائي، أيّ من أجل دراسة العمليات الكيميائية في أجسام الكائنات الحية، وعليه فإنّ دراسة الجينوم البشري والخريطة الجينية، وفهم تأثير البروتينات المختلفة على الجسم، واكتشاف علاجات للعديد من الأمراض تمّت من خلال الكيمياء الحيوية.[٥][٦] الكيمياء غير العضوية: تختصّ الكيمياء غير العضوية بدراسة الروابط الكيميائية في المواد غير العضوية والكائنات غير الحية، مثل: المعادن والصخور، ممّا يعني أنّها تهتم بدراسة المواد التي لا تحتوي على سلاسل الكربون والهيدروجين.[٦][٥] الكيمياء العضوية: تختصّ الكيمياء العضوية بدراسة الروابط الكيميائية التي تحتوي على الكربون الذي يُعتبر من أكثر العناصر وفرة على كوكب الأرض، حيث تهتم بتكوين المواد العضوية، وبنيتها، وخصائصها، وتفاعلات الكربون مع العناصر الأخرى بما فيها السيليكون والكبريت، وعليه تدخل الكيمياء العضوية بشكل كبير في صناعة البترول، والأدوية، والبلاستيك، والتكنولوجيا الحيوية.[٤][٥] الكيمياء الفيزيائية: تختص الكيمياء الفيزيائية باستخدام المفاهيم الفيزيائية لفهم العمليات الكيميائية، أي أنّها تُطبّق الفيزياء على دراسة الكيمياء كما هو الحال عند دراسة كيفية تحرك الذرات وتفاعلها وسبب تحول بعض السوائل؛ كتحول الماء من الحالة السائلة إلى الغازية عند رفع درجة الحرارة، فضلاً عن الاهتمام بدراسة الخصائص الذرية والميكروية للنظام الكيميائي المتمثلة بحساب معدل سرعة التفاعل، والبنية الفيزيائية للعناصر الكيميائية على المستوى الذري والجزيئي، وتحولات الطاقة أثناء التفاعلات، وغير ذلك.[٤][٥] أهمية الكيمياء اكتسبت الكيمياء أهمية كبرى في مختلف مجالات الحياة، وعليه يُوضّح دورها في بعض هذه المجالات كما يأتي:[٧] الطبخ: تشرح الكيمياء كيفية تغيّر الطعام أثناء الطهو، وكيفية تعفنه، والحفاظ عليه، والآلية التي يستفيد بها الجسم منه، فضلاً عن شرح كيفية تفاعل المواد المكونة له. التنظيف: تُساعد الكيمياء في تصنيع واختيار المنظف الأمثل للأسطح، والجسم، والأطباق، وغير ذلك، بالإضافة إلى المبيّضات والصابون، كما تشرح آلية عمل كل منها. الطب: يُساعد فهم الكيماء في فهم آلية عمل الفيتامينات، والمواد المغذية، والأدوية، حيث يتعلق جزء مهم وكبير من الكيمياء بدراسة واختبار العلاجات الطبية الجديدة. القضايا البيئية: تعتمد دراسة القضايا البيئية على فهم ودراسة الكيمياء؛ وذلك من خلال تحديد حجم التلوث الكيميائي وكيفية علاجه أيضاً. تصنيع الملابس: ساهمت الكيمياء في صناعة الملابس بشكل كبير بعد انتشار الأقمشة المصنوعة من البوليمرات، حيث كانت صناعة الملابس فيما سبق تعتمد على الأنسجة الطبيعية فقط، مثل: القطن والحرير، فضلاً عن دورها المهم في تصنيع الصبغات والألوان التي تُستخدم في هذه الصناعة.[٨] مواد البناء: تُعتبر الكيمياء مهمة في قطاع البناء لدورها في تصنيع مواد البناء، مثل: الإسمنت الذي يتكون من أكاسيد الكالسيوم، والألمنيوم، والسيليكون، وغيرها.[٨] التكنولوجيا: تعتمد العديد من أدوات التكنولوجيا، مثل: الحواسيب، والهواتف النقالة، والسبائك، والبطاريات، وعوامل التنظيف، والمقاومات الكهربائية على مبادئ الكيمياء في تصنيعها وعملها.[٨] الزراعة: يتمثل دور الكيمياء في الزراعة بتصنيع الأسمدة، ودراسة النبات ككل، وتحديد صلاحية الماء المستخدم للري عبر تحديد تركيز الأملاح الذائبة فيه.[٨] مصطلحات أساسية في الكيمياء توضّح بعض المصطلحات الأساسية في علوم الكيمياء كما يأتي:[٩] الذرة: (بالإنجليزية: Atom)؛ وهي أصغر جزء في العنصر الكيميائي يُمكن الحصول عليه، وتتوفر أحياناً بشكل نقي أو مرتبطة بعناصر كيميائية أخرى على شكل مركباتٍ كيميائية. العدد الذري: (بالإنجليزية: Atomic Number)؛ ويُساوي عدد البروتونات في نواة الذرة. الكتلة الذرية: (بالإنجليزية: Atomic Mass)؛ وتُشير إلى كتلة الذرة بالوحدة التي تُعرف بوحدة كتل ذرية (amu)، وتُساوي العدد الإجمالي للنيوترونات والبروتونات في النواة. الحمض: (بالإنجليزية: Acid)؛ وهو أي مادة تميل لكسب الإلكترونات عوضاً عن فقدها، وتتأين في المحاليل على شكل أيونات موجبة، ومن الجدير بالذكر أنّها تُكوّن محاليل درجة حموضتها (PH) أقل من 7. القاعدة: (بالإنجليزية: Base)؛ وهي أيّ مركب كيميائي يحتوي على أيون الهيدروكسيد السالب (HO-)، أي أنّها مادة تميل لفقد الإلكترونات عوضاً عن كسبها، حيث تمنح زوجاً من الإلكترونات في الروابط التساهمية مع الحموض، وتكون درجة حموضة محاليلها أعلى من 7. المركب: (بالإنجليزية: Compound)؛ وهو ناتج ترابط وتفاعل عنصرين أو أكثر معاً، بحيث تكون خصائص المركب مختلفة عن خصائص العناصر المكونة له. العنصر: (بالإنجليزية: Element)؛ وهو مادة لا يُمكن فصلها إلى مادتين أو أكثر، حيث تتكون من ذرات لها نفس العدد الذري. الجزيء: (بالإنجليزية: Molcule)؛ وهو أصغر وحدة هيكلية في المادة الكيميائية النقية، ويتكوّن من ذرة واحدة أو أكثر، ويحمل نفس خصائص وسلوك العنصر المكوِّن لها.