انواع الكيمياء


انواع الكيمياء

من حيث المبدأ، الكيمياء Chemistry هي دراسة المادة Matter وتبدلها Change. وتختلف الطريقة التي يدرس فيها الكيميائيون المادة وتبدلها وأنواع أنظمتها Systems بشكل شديد.

ولكن الكيمياء تقسم تقليدياً إلى أربعة أو خمسة فروع أساسية: الكيمياء العضوية Organic، والكيمياء التحليلية Analytical، والكيمياء الفيزيائية Physical، والكيمياء اللا عضوية Inorganic، وأصبح يضاف لها حديثاً الكيمياء الحيوية .Biochemistry.

ويوجد الآن تقسيمات لكل فرع إلى أقسام فرعية أو أنواع. كما أن هناك مجالات فرعية متميزة ينتمي لها أنواع كيمياء تسمى باسمها.

الكيمياء التحليلية وأقسامها:

تعرف الكيمياء التحليلية Analytical Chemistry بأنها العلم الذي يبحث في تحليل المكونات الكيميائية Chemical Components للعينات Samples المدروسة.

من أمثلة ذلك:

  • كم يوجد من الكافئين Caffeine حقيقة في فنجان قهوة Coffee؟.
  • هل هناك عقاقير ممنوعة Banned Drugs في عينات بول Urine Sample لرياضي ألعاب قوى Athlet؟.
  • ما هي قيمة أس الحموضة pH في حمام السباحة Swimming Pool؟.

ومن مجالات البحث التي تستخدم الكيمياء التحليلية:

  • الطب الشرعي .Forensic Science
  • علم البيئة .Environmental Science
  • اختبارات المخدرات .Drug Testing

وتقسم الكيمياء التحليلية إلى قسمين رئيسين:

  • التحليل الكيفي Qualitative Analysis: ويستخدم طرقاً وقياسات لتحديد مكونات المادة، دون الاهتمام بكمياتها أو نسبها.
  • التحليل الكمي Quantitative Analysis: وتهتم بتحديد كمية كل مكون موجود في المادة أو نسبته. وهو نوعان حجمي Volumetric ووزني .Gravimetric

ولكل من النوعين أهميته في تقديم معلومات هامة عن مادة مجهولة أو عينة غير مُعرّفة Unidentified، لمعرفة ما هي هذه المادة.

وتستخدم الكيمياء التحليلية طرق تحليل تقليدية Classical أو آلية Instrumental. وهي تستخدم في جميع الفروع والأنواع الأخرى للكيمياء.

الكيمياء اللا عضوية وأقسامها:

يُدرَس في الكيمياء اللا عضوية Inorganic Chemistry العناصر Elements والمركبات Compounds غير الكربون Carbon والهيدروكربونات Hydrocarbons ومشتقاتها Derivatives أي أن الكيمياء اللا عضوية تغطي دراسة كل المواد غير العضوية، والتي يشار لها بأنها مواد غير حية Non-Living Substances. وهي مركبات لا تحوي روابط كربون-هيدروجين Carbon-Hydrogen Bonds

وتشمل دراسة المركبات اللا عضوية بنيتها البلورية Crystal Structure، والفلزات Minerals، والمعادن Metals، والوسائط Catalysts، ومعظم العناصر Elements في الجدول الدوري Periodic Table. ومن أمثلة ذلك قياس قوة حزمة الطاقة اللازمة لحمل وزن معين، أو البحث عن كمية الذهب المتشكلة على الأرض.

وتشمل أقسام (فروع ثانوية) للكيمياء اللا عضوية:

  • الكيمياء الحيوية اللا عضوية Bioinorganic Chemistry: تدرس دور المعادن Metals في علم الحياة Biology.
  • الكيمياء التناسقية Coordination Chemistry: تدرس المركبات التناسقية أو التساندية وتبادل الأفعال Interaction بين روابطها Ligands.
  • الكيمياء الجيولوجية Geochemistry: تدرس تركيب الأرض وصخورها Rocks وفلزاتها وجوها Atmosphere الكيميائي.
  • التكنولوجيا اللا عضوية Inorganic Technology: تدرس اصطناع Synthesis مركبات لا عضوية جديدة.
  • الكيمياء النووية Nuclear Chemistry: تدرس المواد المشعة Radioactive Substances.
  • الكيمياء العضوية الفلزية Organometallic Chemistry: تدرس الكيماويات Chemicals التي تحوي روابك كربون – معدن. وهي تتقاطع مع الكيمياء العضوية، والبعض يعدها جزءاً منها.
  • كيمياء الحالة الصلبة Solid-State Chemistry / كيمياء المواد Materials Chemistry: تدرس تشكّل Forming، وبنية، وخصائص Characteristics مواد الحالة الصلبة.
  • كيمياء الاصطناع (التخليق) اللا عضوي Synthetic Inorganic Chemistry: دراسة اصطناع الكيماويات اللا عضوية.
  • الكيمياء الصناعية اللا عضوية:Industrial Inorganic Chemistry تدرس المواد المستعملة في التصنيع، مثل الأسمدة .Fertilizers..

الكيمياء العضوية وأقسامها:

تدرس الكيمياء العضوية Organic Compounds مركبات الكربون Carbon Compounds مثل أنواع الوقود Fuels، والبلاستيك Plastics، وإضافات الغذاء Food Additives والأدوية Drugs. وتهتم أيضاً بدراسة الكربون والكيماويات في العضويات الحية Living Organisms.

من أمثلة ذلك، عملية الاصطناع الضوئي Photosynthesis في أوراق الأشجار، حيث يحصل تغير في التركيب الكيميائي في النبات الحي.

والكيميائيون العضويون يستخدمون غالباً طرق تجريبية Experimental Methods لعزل Isolate واصطناع Synthesize مواد جديدة، أو لدراسة خواصها، ويقومون عادة بالعمل والبحث في المختبرات.

ومن أمثلة ذلك:

  • وضع صيغة Formulating لمنعّم شعر Conditioner تجعل الشعر أكثر نعومة .Soft
  • تطوير دواء أفضل Better Drug لألام الرأس .Headaches 
  • اكتشاف منتج تنظيف منزلي غير سام .Non-Toxic Home Cleaning Product 

وتدرس الكيمياء العضوية العديد من أنواع المركبات كالكحولات Alcohols، والألدهيدات Aldehydes، والكيتونات Ketones، واللأحماض الكربوكسيلية Carboxylic Acids ومشتقاتها، والهيدروكربونات Hydrocarbons (الألكانات Alkanes، والألكينات Alkenes، والألكاينات Alkynes، والمركبات العطريةAromatic Compounds ).

وتشمل أقسام أو فروع الكيمياء العضوية:

  • الكيمياء الفراغية Stereochemistry: تدرس بنية الجزيئات ثلاثية الأبعاد 3-Dimentional Structure of Molecules.
  • الكيمياء الطبية Medicinal Chemistry: تهتم بتصميم Designing وتطوير Developing واصطناع عقاقير صيدلانية Pharmaceutical Drugs.
  • الكيمياء العضوية الفلزية Organometallic Chemistry: تدرس الكيماويات التي تحتوي روابط بين كربون ومعدن.
  • الكيمياء العضوية الفيزيائية Physical Organic Chemistry: تدرس بنية وفعالية Reactivity الجزيئات العضوية.
  • كيمياء البوليميرات Polymer Chemistry: تدرس تركيب وتصنيع جزيئات البوليميرات.

الكيمياء الفيزيائية وأقسامها:

تدرس الكيمياء الفيزيائية Physical Chemistry الخواص الفيزيائية Physical Properties للجزيئات، وعلاقتها بالطرق التي تتجمع فيها الذرات والجزيئات.

وتهتم بمبادئ Principles ومنهجيات Methodologies كل من الكيمياء والفيزياء في دراسة كيف تسبب البنية الكيميائية الخواص الفيزيائية للمادة. ومن أمثلة ذلك خَبز الكعك Baking Brownies، عندما يتم مزج المواد واستخدام الحرارة والطاقة للحصول على المنتج النهائي.

تدرس الكيمياء الفيزيائية نموذجياً سرعة التفاعل الكيميائي Rate of the Chemical Reaction، والتأثير المتبادل Interaction للجزيئات مع الإشعاع Radiation، وحسابات Calculation البنى والخواص.

وتشمل أقسام أو أنواع الكيمياء الفيزيائية:

  • الكيمياء الكهربائية Electrochemistry: تدرس تبادل التأثير للذرات والجزيئات والشوارد (الأيونات) Ions مع التيار الكهربائي .Electric Current 
  • الكيمياء الضوئية Photochemistry: دراسة التأثيرات الكيميائية للضوء Chemical Effects of Light، والتفاعلات الكيميائية الضوئية.
  • كيمياء السطوح Surface Chemistry: دراسة التفاعلات الكيميائية على السطوح البينية Interfaces.
  • الترموديناميك Thermodynamics/ الكيمياء الحرارية Thermochemistry: دراسة ارتباط الحرارة بالتغير الكيميائي.
  • ميكانيك الكم Quantum Mechanics/ كيمياء الكم Quantum Chemistry: دراسة ميكانيك الكم وكيف يرتبط بالظواهر الكيميائية Chemical Phenomena.
  • علم المطيافية Spectroscopy: دراسة طيوف الضوء Light Spectra أو الإشعاع.

الكيمياء الحيوية وأقسامها:

تدرس الكيمياء الحيوية Biochemistry الحياة Life، أو العمليات الكيميائية Chemical Processes في العضويات الحية Living .Organisms

وتشمل بحوث الكيميائيين الحيويين Biochemists السرطان Cancer وبيولوجيا الخلايا الجذعية Stem Cell Biology، والأمراض المُعدية Infectious Disease وكذلك الأغشية Membrane والبيولوجيا البنيوية .Structural Biology

وبيولوجيا امتداد الجزيئات Spans Molecular Biology وعلم الوراثة Genetics والكيمياء الحيوية الميكانيكية Mechanistic Biochemistry وعلم الجينوم Genomics والتطور Evolution وبيولوجيا الأنظمة  .Systems Biology

ويوضح الكثير من العلماء الكيمياء الحيوية أيضاً بأنها المجال Discipline الذي تفحص فيه الظواهر البيولوجية Biological Phenomena بتعابير Terms كيميائية. ومن أمثلة ذلك عملية الهضم والتنفس الخليوي Cellular Respiration. ولهذا السبب تدعى الكيمياء الحيوية أحياناً البيولوجيا الكيميائية أو الكيمياء البيولوجية.

وقد ظهرت تحت عنوان الكيمياء الحيوية أقسام فرعية أو أنواع عدة، قد يتخصص Specialize فيها الكيميائيون الجدد بها فقط، ومنها:

  • علم الأنزيمات Enzymology: دراسة الأنزيمات Enzymes.
  • علم الغدد الصم Endocrinology: دراسة الهرمونات Hormones.
  • الكيمياء الحيوية السريرية Clinical Biochemistry: تدرس الأمراض.
  • الكيمياء الحيوية الجزيئية Molecular Biochemistry: تدرس الجزيئات الحيوية Biomolecules ووظائفها.

كما أن هناك أنواع أخرى مثل الكيمياء الحيوية الصيدلانية Pharmacological Biochemistry، والكيمياء الحيوية الزراعية Agricultural Biochemistry وغيرها.

أنواع كيمياء أخرى:

هناك الكثير من “أنواع” أو أقسام الكيمياء غير التي ذكرت أعلاه، قد تكون إضافة عليها أو نتيجة تقسيم آخر للأقسام الفرعية. والكثير منها يرتبط بمجال محدد للكيمياء، ومن أهم هذه الأنواع:

  • الكيمياء العامة General Chemistry: تدرس أسس ومبادئ ونظريات الكيمياء وتقسيماتها مع دراسة حالات المادة كذرات وجزيئات وبنى بلورية أو جزيئية، بأشكالها الغازية والسائلة والصلبة، وغير ذلك مما يؤسس لدراسة كل من الأقسام الخمسة الأساسية للكيمياء، المذكورة أعلاه، بشكل مستقل.
  • الكيمياء الصناعية Industrial Chemistry: تدرس كيمياء الصناعات الكيميائية وغيرها القائمة على حالات المادة وتحولاتها ومزائجها، كصناعة الإسمنت Cement، وصناعة الزيوت والدهون النباتية Vegetable Oils and Fats.
  • الكيمياء البيئية Environmental Chemistry: تدرس الكيماويات التي تشكل خطراً على البيئة، ومصدرها، وكيفية تشكلها، وطرق التخلص منها. ويشمل ذلك عمليات تنقية المياه ومعالجة المخلفات البيئية وتلوث الجو والتربة وغير ذلك.
  • كيمياء البترول والغاز Petroleum and Gas Chemistry : تدرس تركيب البترول والغاز، والعمليات الكيميائية المصاحبة لاستخراجها وتكريرها .Refining 
  • الكيمياء النباتية Phytochemistry: تدرس المكونات الكيميائية للنباتات Plant’s Chemical Components وطرق استخلاصها Extraction وفصلها Separation وتحليلها Analysis وخواصها . ويشمل ذلك الأعشاب Herbs والنباتات الطبية  .Medicinal Plants
  • الكيمياء الصيدلانية Pharmaceutical Chemistry: تدرس كيمياء الأدوية من ناحية المكونات والتصنيع والخواص والتحليل والفوائد والأخطار على الصحة وغير ذلك.
  • كيمياء البوليميرات Polymers Chemistry أو الجزيئات الضخمة Macromolecules: تدرس أنواعها وبنية كل منها، وطرق الحصول عليها، وخواصها واستخداماتها.
  • كيمياء الطب الشرعي Forensic Chemistry: تدرس تحليل الجثث وتحديد سبب الوفاة، وخاصة عند الاشتباه بحالات القتل بالسم أو بطرق أخرى.
  • الكيمياء الزراعية Agricultural Chemistry، وكيمياء التربة Soil Chemistry، تدرس المكونات الكيميائية للتربة وإمكانيات الاستفادة منها أو استخدامها للأغراض الزراعية وغيرها. كما تدرس طرق مكافحة الآفات الزراعية.
  • كيمياء النانو Nanochemistry: وهو فرع جديد للكيمياء يستخدم كيمياويات فائقة الصغر يمكنها التغلغل في أي مكان من المادة أو الجسم لتحقيق غرض كيميائي أو طبي أو تقني في المجالات المختلفة.
  • كيمياء التربية Educational Chemistry: تدرس الطرق والوسائل الأنجع لنقل المعرفة الكيميائية بمجالاتها المختلفة إلى متلقي العلوم الكيميائية في المستويات الدراسية المختلفة.