الكيمياء والمادة
الكيمياء، والتي تعرف أيضاً بعلم المادة، هي العلم الذي يتناول دراسة التركيب، والبنية، والسلوك والخصائص والتفاعلات الخاصة بالمادة. كما يُشار إليها أحياناً بـ “العلم المركزي” نظراً لارتباطها الوثيق بعلوم أخرى مثل الفيزياء، وعلم الأحياء، وعلم الفلك، والجيولوجيا.
تعريفات علم الكيمياء
تعددت التعريفات المرتبطة بعلم الكيمياء على مر السنين، ومن أبرزها:
- تعريف زوسيموس: يعتبر الكيمياء دراسة تركيب الماء، الحركة، النمو، والتجسد.
- تعريف روبرت بويل عام 1661: عرّف الكيمياء بأنها موضوع المواد الأساسية للأجسام المخلوطة.
- تعريف كلاسر عام 1663: اعتبر الكيمياء فنًّا علميًا يمكّن الفرد من تحليل الأجسام واستخراج المواد المختلفة المكونة لها، وكذلك كيفية خلطها مرة أخرى للوصول إلى مستوى أعلى من الكمال.
- تعريف جورج ستال عام 1730: يُعرّف الكيمياء بأنها فن تحليل الأجسام المختلطة إلى مكوناتها الأساسية وتركيبها.
- تعريف دوماس عام 1837: يُعرفها كعلم يهتم بالقوى الجزيئية وتأثيراتها وقوانينها.
- تعريف لينوس باولنغ عام 1947: يشمل علم المواد من حيث البنية، الخصائص، والتفاعلات التي تؤدي إلى تحويل المواد إلى أخرى.
- تعريف عام 1998: يُنظر إلى الكيمياء كدراسة للمادة والتأثيرات التي تؤثر عليها.
أهم المفاهيم الأساسية في علم الكيمياء
- الذرة: تعتبر أصغر وحدة أساسية في علم الكيمياء، وتتكون من نواة موجبة الشحنة تحتوي على نيوترونات وبروتونات، إلى جانب عدد من الإلكترونات تعادل الشحنة الموجبة داخلها.
- المادة: تشمل كل شيء يتمتع بكتلة وحجم ويشغل حيّزًا في الفراغ، مثل الماء والهواء وغيرهما. تتكون المادة من جسيمات صغيرة تُسمى الجزيئات، ولها أربع حالات: الغازية، والصلبة، والسائلة، والبلازما، التي توجد فقط في الفضاء الخارجي.
- العنصر: هو مادة تتكون من نوع واحد من الذرات، وتحتوي على عدد محدد وثابت من البروتونات في نواة الذرة، وهو ما يُعرَّف بالعدد الذري للعناصر.
- المركب: هو مادة تتألف من نسبة محددة من العناصر، مما يحدد تركيبها ومجموعة الخصائص المرتبطة بها.
- الجزيء: يُعتبر أصغر جزء من المادة الكيميائية النقية، والذي لا يمكن تقسيمه، ويتميز بمجموعة من الخصائص المرتبطة به.
أهم فروع الكيمياء
- كيمياء فيزيائية: تفسر العمليات الكيميائية بالاعتماد على الخصائص الفيزيائية للمواد، مثل الحركة، والكتلة، والإشعاع، والحرارة، والكهرباء.
- كيمياء عضوية: تهتم بدراسة المواد الكيميائية التي تحتوي على روابط بين ذرات الكربون.
- كيمياء لا عضوية: تركز على دراسة العمليات الكيميائية التي لا تشمل روابط بين ذرات الكربون.
- كيمياء حيوية: تدرس التراكيب والعمليات الكيميائية داخل الكائنات الحية.
- كيمياء تطبيقية: تعنى بالتطبيق العملي لعلوم المادة والعمليات الكيميائية.
- كيمياء زراعية: تهتم بتطوير المبيدات والأسمدة، ودراسة العمليات الكيميائية في التربة المتعلقة بنمو المحاصيل الزراعية.
- كيمياء بيئية: تركز على دراسة العمليات الكيميائية والعوامل البيئية المختلفة وعلاقتها بالكائنات الحية.
- كيمياء صناعية: تختص بدراسة إنتاج المواد الخام من منظور كيميائي وتطوير المنتجات الكيميائية الصناعية ومراقبتها.