بحث عن الكيمياء والمادة

علم الكيمياء، أو علم المادة، يركز على دراسة المادة والتغيرات التي تحدث فيها، وخصائصها، وهيكلها، وتركيبها، وتفاعلاتها، وسلوكها، والتداخلات التي تحدث فيها، وذلك لأنها ترتبط بين الفيزياء والعلوم الطبيعية مثل علم الفلك والجيولوجيا وعلم الأحياء. كما تدرس الفيزياء أيضا المادة، لكنها تركز على الفضاء والمادة والقوانين التي تحكمها. وتدرس مفاهيم أساسية مثل الطاقة والقوة والزمان والكتلة وحركة المادة. بشكل أكثر وضوحا، الفيزياء هي تحليل شامل للطبيعة، بهدف فهم كيف يعمل الكون. لذلك، تعتبر الكيمياء فرعا من العلوم الفيزيائية، ولكنها ليست فرعا من الفيزياء.

فروع الكيمياء

تنقسم الكيمياء إلى عدة فروع رئيسية، وتخرج منها تفرعات وموضوعات ذات تخصص أكبر، ومن بين هذه الفروع الرئيسية

1 – تقوم الكيمياء التحليلية بتحليل عينات من المادة لمعرفة تركيبها الكيميائي وطريقة بنائها.

تركز الكيمياء الحيوية على دراسة المواد الكيميائية والتفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية.

يتم دراسة الكيمياء غير العضوية لخواص وتفاعلات المركبات التي ليست عضوية.

تتناول الكيمياء العضوية دراسة تركيب وخصائص وتفاعلات المركبات العضوية.

5- الكيمياء الفيزيائية تدرس أساسا المفاهيم الفيزيائية للتفاعلات والأنظمة الكيميائية، وتنقسم إلى فروع مثل الكيمياء الحرارية، والكيمياء الحركية، وكيمياء الكم، والميكانيكا الإحصائية، وعلم الأطياف.

الكيمياء التطبيقية تهتم بالتطبيق العملي للمواد والعمليات الكيميائية.

المبادئ الأساسية لعلم الكيمياء

تستند دراسة الكيمياء على مجموعة من المبادئ الأساسية، بما في ذلك المبدأ الذي يتعلق بها

1 – الذرة، هي الوحدة الأساسية في الكيمياء، وتتكون من جسم موجب الشحنة في النواة، وبروتونات ونيترونات، وعدد من الإلكترونات تعادل شحنة النواة الموجبة، والذرة على الرغم من كونها أصغر وحدة ممكنة تصورها، إلا أنها تمتلك القدرة على الحفاظ على الخواص الكيميائية للعنصر.

2- العنصر هو المادة التي تتألف من نوع واحد من الذرات، وتحتوي على عدد محدد من البروتونات في نواة ذرتها، ويعرف هذا العدد بالعدد الذري للعنصر. هناك 94 عنصرا متوفرا في الطبيعة بالإضافة إلى 18 عنصرا تم تصنيعها. ويعتبر الجدول الدوري أفضل تمثيل للعناصر الكيميائية، حيث ترتب العناصر حسب عددها الذري.

3- المركب الكيميائي هو مادة تتألف من نسبة محددة من العناصر، وتحدد تركيب المركب والمجموعة التي ينتمي إليها هذا المركب، وتحدد أيضا خواصه. يتكون وتتحول المركبات عن طريق التفاعلات الكيميائية.

4- المادة، هي نوع من المواد الكيميائية التي لها تركيب معلوم ومجموعة من الخواص، ولكن مجرد مزج المركبات أو العناصر أو كليهما معا لا يعد مادة كيميائية، والمواد التي نستخدمها في حياتنا اليومية هي نوعا من المزج.

الجزيء هو أصغر جزء غير قابل للتقسيم من المادة الكيميائية النقية، وله خواص فريدة. يمكن للجزيء إحداث تفاعلات معينة مع مواد أخرى، ويتواجد الجزيء على شكل وحدات متعادلة كهربائيا، ويترابط الجزيء بالروابط التساهمية.

المول هو وحدة لقياس كمية المادة، ويشير إلى الكمية التي تحتوي على ذرات أو جزيئات أو أيونات .

7- الأيونات، الأيون هو مركب مشحون أو ذرة أو جزيء اكتسب أو فقد إلكترونا أو أكثر، وتسمى الأيونات الموجبة كاتيونات مثل كاتيون الصوديوم، والأيونات ذات الشحنة السالبة تسمى أنيونات مثل أنيون الكلور، وعندما يتحدا هذان يكونان ملحا.

تصنف المادة كحامض وقاعدة (قلوي)، ويتم إنتاج أيونات الهيدرونيوم من الحمض عند إذابته في الماء، وأيون الهيدروكسايد من القاعدة عند إذابتها في الماء، أو يمكن للحمض قبول مزدوج إلكتروني من مادة أخرى أثناء عملية تكوين الروابط، والقاعدة تستطيع توفير مزدوج إلكتروني لتكوين رابط جديد.

9- الطور هو مجموعة من الحالات الكيميائية التي تتمتع بالخصائص البنائية المتشابهة داخل نطاق محدد من الظروف، مثل الضغط ودرجة الحرارة.

10- الأكسدة والاختزال، يشير ذلك إلى قدرة ذرات المواد المختلفة على الحصول على الإلكترونات أو فقدانها، وتوجد مواد تستطيع أن تؤكسد مواد أخرى، وكذلك توجد مواد تستطيع تخفيض التأكسد لمواد أخرى، ولذلك يشار إلى الأكسدة بأنها عملية زيادة التأكسد، في حين يشير الاختزال إلى عملية تقليل التأكسد.

تعرف الروابط الكيميائية بأنها القوة التي تربط الذرات في الجزيء لتكوين مركبات بسيطة متعددة؛ وتشمل بعض أنواعها الروابط الأيونية، والروابط التساهمية، والروابط القطبية، والروابط الفلزية، والروابط التناسقية، والروابط الهيدروجينية.

التفاعل الكيميائي هو تحول في التركيب الدقيق للجزيئات، وغالبا ما يتضمن تشكيل أو تكسير روابط كيميائية.