ما هي الكيمياء

ما هو علم الكيمياء؟ دليلك الشامل للمفاهيم الأساسية والفروع الرئيسية

مفهوم علم الكيمياء

الكيمياء (Chemistry) هو العلم الذي يختص بدراسة المادة، وخصائصها، وبنيتها، وسلوكها، والتفاعلات التي تحدث بين مواد مختلفة، والطاقة التي تنتجها أو تستهلكها هذه التفاعلات.

يعتقد الكثيرون أن الكيميائيين هم مجرد علماء يرتدون معاطف بيضاء ويمزجون السوائل الغريبة في المختبرات، لكن الحقيقة أن الكيمياء جزء لا يتجزأ من كل شيء في حياتنا، فنحن جميعًا نتعامل معها يوميًا.

يتدخل علم الكيمياء في كل ما نقوم به، بدءًا من زراعة الغذاء وطهي الطعام، وصولًا إلى تنظيف منازلنا وأجسامنا، بل وحتى إطلاق المكوك الفضائي. الكيمياء هي إحدى العلوم الفيزيائية الأساسية التي تساعدنا على وصف عالمنا وفهمه بعمق.

مفاهيم أساسية في الكيمياء

لفهم الكيمياء، لا بد من معرفة لبناتها الأساسية:

• الذرة (Atom): هي أصغر وحدة أساسية للمادة تحتفظ بخصائص العنصر الكيميائي. تتكون من نواة (تحتوي على بروتونات ونيوترونات) وإلكترونات تدور حولها.

• العنصر (Element): هو مادة نقية تتكون من نوع واحد فقط من الذرات، يميزها عدد ثابت من البروتونات في نواتها (العدد الذري).

• المركّب الكيميائي (Compound): هو مادة تتكون من اتحاد عنصرين مختلفين أو أكثر بنسب كيميائية ثابتة. على سبيل المثال، الماء (H₂O) هو مركب يتكون من اتحاد الهيدروجين والأكسجين.

• الجزيء (Molecule): هو أصغر جزء من المادة (سواء كانت عنصرًا أو مركبًا) يمكن أن يوجد بشكل مستقل ويحتفظ بالخصائص الكيميائية والفيزيائية لتلك المادة. يتكون عند ارتباط ذرتين أو أكثر معًا.

فروع علم الكيمياء

ينقسم علم الكيمياء الواسع إلى عدة فروع رئيسية، لكل منها مجال تركيزه الخاص. أبرز هذه الفروع هي:

هو فرع الكيمياء الذي يختص بدراسة تركيب وخصائص وتفاعلات المركبات التي تحتوي على عنصر الكربون، وخاصة روابط الكربون-هيدروجين. تُعد هذه المركبات أساس الحياة، وتشمل كل شيء من الوقود (مثل البنزين) إلى البلاستيك والأدوية والبروتينات.

على النقيض من الكيمياء العضوية، يدرس هذا الفرع المركبات التي لا تحتوي على روابط كربون-هيدروجين، مثل المعادن، والأملاح، والفلزات، والمركبات الموجودة في قشرة الأرض.

يجمع هذا الفرع بين مبادئ الفيزياء والكيمياء لدراسة الخصائص الفيزيائية للمواد وكيفية تأثير الطاقة على التفاعلات الكيميائية. يركز على مفاهيم مثل الديناميكا الحرارية، والحركية الكيميائية، والكيمياء الكمومية.

هو فرع الكيمياء الذي يهتم بتحديد مكونات مادة ما وقياس كمياتها. ينقسم إلى:

• التحليل النوعي: يجيب على سؤال "ما هي مكونات العينة؟".

• التحليل الكمي: يجيب على سؤال "ما هي كمية كل مكون؟".
  وله تطبيقات واسعة في مجالات مثل الطب، والبيئة، والطب الشرعي، ومراقبة الجودة.

يدرس هذا الفرع العمليات والتفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الكائنات الحية. إنه الجسر الذي يربط بين علم الأحياء والكيمياء، حيث يشرح العمليات الحيوية على المستوى الجزيئي، مثل كيفية هضم الطعام للحصول على الطاقة، أو كيفية عمل الحمض النووي (DNA).