ما هو تعريف الكيمياء
الكيمياء (Chemistry) وهي واحدةٌ من العلوم الأساسية في الدراسات البشرية، وتختص في دراسة المادة وخصائصها والتفاعلات الحاصلة بين العناصر، والمواد الناتجة عن التفاعلات الكيميائية الكمية والنوعية والطاقية للعناصر مع جميع القوانين والقواعد التي تحكم هذه الخصائص والتفاعلات..
أهمية الكيمياء
يتألف الكون المحيط بنا بما فيه من مجرّاتٍ وكواكبَ بكل ما تحتويه من عناصرَ كيميائيةٍ إلى الحياة العضوية القائمة على الكربون، من ذراتٍ، فكل شيءٍ في الوجود هو كيمياء بما فيه نحن، وهي الطريق الأساسي لتطوير الصناعة والتكنولوجيا عن طريق فهم العناصر الكيميائية وتفاعلاتها وخصائصها، وإمكانية الاستفادة منها في حياتنا اليومية..
تاريخ الكيمياء
يعود تاريخ الكيمياء إلى فترات البشرية الأولى، حين بدأ الإنسان الأولي باستكشاف بيئته والتعرّف على مكوناته، حيث صنع الآنية الفخارية من الطين بعد خلطه بالماء وتسخينه بالنار، ولعلّه كان أو تحويل كيميائي للمادة، ثم تلاه تطويع فلّذات الحديد وصقلها بعد استخراجها من المناجم، كما افترض ديموقريطس (Democritus) أنّ الذرة هي أبسط أنواع المادة التي لا يمكن تجزئتها وذلك حوالي عام 430 ق.م، وانطلاقًا من إيمان الإنسان بأهمية الكيمياء ساد علم الخيمياء ما بين 3 00 ق.م حتى 300 م بهدف تحويل المعادن الخسيسة إلى نفسيةٍ وعلى رأسها الذهب.
حتى أنّ البابا يوحنا الثاني والعشرين أصدر قرارًا ضد ممارسات الخيميائيين تلك متهمًا إياهم بالشعوذة والسحر وذلك في فترة القرن الثالث عشر، واستمرت رحلة تطوير الكيمياء حتى وضع جدول للعناصر الكيميائية وتصنيع الأشعة السينية ومعرفة الخصائص المشعة للعناصر..
فروع الكيمياء
بسبب تشعّب عِلم الكيمياء وكثرة مجالاته، تم تقسيمه إلى ستة فروع رئيسية، وهي:
- الكيمياء التحليلية (Analytical Chemistry): التي تقوم على المشاهدات النوعية والكمية للتفاعلات الكيميائية، بهدف تحديد وقياس الخصائص الكيميائية والفيزيائية للعناصر.
- الكيمياء الفيزيائية (Physical Chemistry): علمٌ يدمج ما بين الفيزياء والكيمياء، وتعتني بدراسة التفاعلات الطاقية للمادة، كعلم التيرموديناميك وميكانك الكم اللذان يعدّان من أهم فروعها.
- الكيمياء العضوية (Organic Chemistry): تختص في دراسة المكونات العضوية التي تحتوي الكربون، لأن الكربون هو بمثابة العمود الفقري للكائنات الحية، فالكربون يمتلك الخاصية بتكوين روابط معقدة ومتعددة وكثيرة سمحت بتطور الكائنات الحية التي نعرفها اليوم، لهذا توصف الكيمياء العضوية بكيمياء الحياة.
- الكيمياء اللاعضوية (Inorganic Chemistry): التي تدرس باقي التفاعلات وخصائص العناصر الكيميائية الأخرى عدا الكربونية منها، كما المعادن والغازات.
- الكيمياء الحيوية (Biochemistry): أساسها دراسة التفاعلات الكيميائية داخل الكائنات الحية، لتطوير علم الأدوية ودعم الطب الحديث.
- الكيمياء النووية (Nuclear Chemistry): وهي الكيمياء التي تدرس العناصر المشعّة والتفاعلات النووية الحاصلة فيما بينها بهدف توظيفها في الحياة اليومية. .
الجدول الدوري للعناصر الكيميائية
بعد اكتشاف الإنسان القديم العناصر الكيميائية الأولى كالذهب والفضة والنحاس، تتالت اكتشافات العناصر الكيميائية والتعرّف على كلٍّ منها على حدة، ففي عام 1680م اكتشف روبيرت بويل (Robert Boyle) الفوسفور، وفي نهاية عام 1809 كان عدد العناصر الكيميائية المكتشفة من قبل الإنسان 47 عنصرًا على الأقل، وفي عام 1863 قام الكيميائي الإنكليزي جون نيولاندز (John Newlands) بتقسيم العناصر الكيميائية الست والخمسين المكتشفة حينها في إحدى عشر مجموعة اعتمادًا على خصائصها الكيميائية.
بقي ذلك التصنيف سائدًا مع إضافات العناصر الجديدة المكتشفة إليه حتى عام 1869، حيث قام عالم الفيزياء الروسي ديمتري ماندلييف (Dimtri Mandeleev) بالعمل على مشروع الجدول الدوري الذي يُقسّم العناصر وفق كتلتها الذرية (العدد الذري)، ووفقًا لهذا التصنيف استطاع ماندلييف بالتنبؤ بباقي العناصر الكيميائي التي لم يتم اكتشافها بعد، مُحدثًا بذلك ثورة في عالم الكيمياء لتسهيله فهم وترتيب العناصر الكيميائية وسهولة التعامل معها.
فيما بعد استمرت اكتشافات العناصر الكيميائية، والتي أُضيفت جميعها إلى الجدول الدوري لمندلييف وفق نفس القواعد، حتى أصبح عدد عناصر الجدول الدوري الحديث 118 عنصرًا، بعد إضافة أحدث عنصر إليه وهو التينيسين Ts في عام 2009، وما يزال العلماء يبحثون عن المزيد من العناصر عن طريق تركيبها مخبريًّا. .
المجالات التطبيقية للكيمياء
تتوّج الدراسات النظرية للعلوم المختلفة، حين يأتي الوقت لترجمتها عمليًّا فيما يخدم تطوّر الإنسانية وتقدّم الحضارة البشرية، وضمن هذا الإطار تلعب الكيمياء دورًا كبيرًا في تحويل العلوم النظرية إلى تطبيقاتٍ عمليةٍ، وضمن هذا المجال نجد تطبيقات عملية كثيرة للكيمياء ولعلّ أهمها:
- الكيمياء الغذائية: يساعد علم الكيمياء في التعامل مع مكونات الطعام الرئيسية المغذية (البروتينات والسكريات والشحوم)، بهدف تحسين نوعية الأغذية وزيادة مدّة تخزينها، وإضافة نكهات ذات مذاقٍ ألذّ، والتأكّد من صحة وسلامة الملونات والأصبغة والمواد الحافظة، والمنكهات الصنعية التي لا يكاد يخلو أيّ طعامٍ منها.
- الكيمياء البيئية: تختص بدراسة تفاعلات العناصر الكيميائية مع البيئة وآثارها عليها، وكل ذلك من دافع الحفاظ على البيئة وإيجاد مناخٍ أفضل للعيش، ومن أهم تطبيقاتها تنقية المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي.
- الكيمياء الزراعية: تٌعتبر الزراعة من أهم قطاعات العمل البشرية، وهنا يأتي دور الكيمياء بتحسين الزراعة عن طريق دراسة وسائل تحسين الخصوبة للنباتات المختلفة، بالإضافة لتحسين نوعيات التربة، وتصنيع الأسمدة والمبيدات الحشرية الفعّالة الأقل ضررًا على البيئة.
- الهندسة الكيميائية: تطوّر قطاع الهندسة الكيميائية مع تطور صناعات التعدين واكتشاف النفط، فالهندسة الكيميائية تهدف إلى تطوير الصناعات الكيميائية كالدهانات والصناعات النسيجية ودباغة الجلود والمشتقات النفطية، بطريقةٍ سهلةٍ وسريعةٍ وأكثر فعالية.
- توليد الطاقة الكهربائية: عن طريق تقنيات الكيمياء النووية التي تستعمل العناصر المشعّة وأشهرها اليورانيوم، بهدف خلق تفاعلات كيميائية تنتج كميات عالية من الطاقة يمكن استخدامها بتوليد الطاقة الكهربائية أو تصنيع الأسلحة أو المحركات العملاقة..
كانت الكيمياء منذ الأزل وما زالت حتى الآن من أهم علوم البشرية، والتي لن تقف عجلة التطوّر فيها عند حدٍّ معيّن، ولهذا ما زال المستقبل يتبسّم بالمزيد من الإنجازات التي ستزيد من سيطرة البشر على الكون، والذي سيلعب فيه علم الكيمياء دورًا هامًّا، ومن يدري فقد تستطيع الكيمياء المستقبلية بالمشاركة مع علوم الفضاء والفيزياء الحديثة تحسين مناخ الكواكب المحيطة وجعلها صالحةً للحياة، أو تحسين كوكبنا الأم الأرض، ليبقى موطننا الجميل صالحًا للعيش بما تقتضيه مصالحنا البشرية.