علم الكيمياء
- بداية الكيمياء
يعتبرعلم الكيمياء احد أقدم علوم
البشرية، ويمكن اعتبار الكيمياء الصينية أقدم المعارف الكيميائية، ،
حيث انه يُعتقد أن الصنيين أول من استخدموا الكيمياء وذلك عن طريق ملاحظة تغير
المواد في تركيبها وتفاعلها في حال تعرضها لأي عوامل خارجية كالضغط أو الحرارة أو
المزج، لكن لايزال هناك غموضاً حول حلقة الوصل بين الكيمياء الصينية
والكيمياء المصرية القديمة.
الحضارات الإنسانيَّة الأولى كالصينية والمصريَّة والبابليَّة والهنديَّة نجحت في جمع معرفة عمليَّة بخصوص
التعدين وذلك باستخراج المعادن من المواد الخام, وصنع السبائك كالبرونز, و صنع الفخار والزجاج و والأصبغة،
و استخراج المواد الكيميائية من النباتات للستخدام الطبى وصنع العطور.
- اصل مصطلح الكيمياء
هناك أقوال أن أصل كلمة كيمياء مصري وهي "كيم"
أو "كمت" ومعناها الأرض السوداء وهي تربة وادي النيل، وذلك بسبب أن الكيمياء فن
مصري قديم، وكانت تعرف آنذاك بسر الكهنة. وهناك
من يقول أن كلمة كيمياء مشتقة من الكلمة الإغريقية خيما " Chyma" بمعنى التحليل والتفريق، ويرى غيرهم
أن لفظة كيمياء قد حورت عن اللفظة العبرية (شامان) وتعني السر أو الغموض. وهناك دلائل
كثيرة على أن أصل الكلمة عربية اسمً وفعلًا، حيث انها مشتقة من المصدر
"كمي", بمعنى أستر وأخفى، ووجهة ذلك تعتمد على الكتمان وتحريم
إذاعتها وإفضاء أسرارها لغير أهلها لكون هدفها تحويل المعادن البخسة إلى ذهب وفضة. وتكتب كلمة كيمياء في اللغات الأوروبية "Alchimica" معرفةً بـ "أل" وكل كلمة
لاتينية معرفة بـ "أل" تكون من أصلٍ عربي كالجبر والكحول.
- تعريف عِلْم الكِيِمْيَاء
هو العلم الذي يدرس المادة والتغيرات التي تطرأ عليها، وتحديدًا دراسة خواصها، وبنيتها،
وتركيبها، وسلوكها، وتفاعلاتها، وتداخلاتها التي تحدثها. ويدرس علم الكيمياء الذرات والروابط
التي تحدث بينها مكونةً الجزيئات، وكيف تترابط هذه الجزيئات فيما بعدها لتكون المادة. كما تدرس
أيضًا التفاعلات التي تحدث بين الجزيئات وبعضها البعض.
- الكيمياء الحديثة
تعرّف الكيمياء الحديثة بأنها
علم طبيعي في تكوين المادة والتغييرات التي تحدث فيها تحت تغييرات مختلفة تفقد
الجسم مظهره الخاص وصفاته التي يتميز بها، إذ تتبدل مادته بأخرى ذات خواص وصفات
جديدة وتوصف مظاهر المواد وسلوكها بالخواص الكيميائية.
يرجع تاريخ الكيمياء الحديثة إلى
القرن السابع عشر الميلادي بأبحاث (بويل) الذي قسم الأجسام إلى مواد أولية ( عناصر
ومركبات و مخاليط) و تلت ذلك أبحاث (بلاك، ولافوازيية) عن الاحتراق والتأكسد ثم (برتلي)
الذي اكتشف الأكسجين في الهواء ، ثم (كافندش) الذي اكتشف تكوين الماء ثم (دالتون)
الذي وضع النظرية الذرية عن تكون المادة.
.
- أهمية علم الكيمياء
الكيمياء والأغذية
يدرس علم الكيمياء المكونات
البيولوجية الأساسية للمواد الغذائية المختلفة، وهي الكربوهيدرات، والتي تمثل
السكريات، والنشويات التي تعدّ وقوداً كيميائياً ضرورياً للخلايا، والليبيدات التي
تضم الدهون والزيوت، والتي تعدّ أجزاءً أساسية لأغشية الخلايا، ومهمةً لتنعيم
وترطيب الأعضاء الداخلية لجسم الإنسان، بالإضافة إلى البروتينات التي تمثل جزيئات
معقدة تتكون من الأحماض الأمينية الضرورية لبنية ووظيفة الخلايا المختلفة.
كما يهتم علم الكيمياء بنوعية الغذاء الذي يحصل
عليه الإنسان، فمثلاً يشكل 8 أنواع من الأحماض الأمينية أحماضاً أساسية يجب أن
يحصل عليها الإنسان من الغذاء، وتشكل بعض المكونات غير العضوية كالماء،
والفيتامينات، والمعادن جزءاً من الغذاء المُتناول،
كما
يتطلب الجسم مجموعة من العناصر المعدنية بالإضافة إلى العناصر العضوية المكونة
للمركبات العضوية، إذ يحتوي جسم الإنسان كما أجسام الحيوانات الراقية الأخرى على
ما لا يقل عن 40 عنصرا كيميائيا، توجد في تركيب الأنسجة الحية. قد لا يستطيع جسم الالكائن الحى تصنيع هذه العناصر
بكميات كافية؛ الأمر الذي يحتم ضرورة تزويدها عن طريق الغذاء، وتستعمل لإنتاج
الطاقة والقيام بعمليات البناء، النمو، التكاثر وصيانة الأنسجة.
ويهتم الكيميائيون بتحسين جودة،
وسلامة، وتذوق، وحفظ الطعام، بالإضافة إلى الصناعات التي تُعنى بتطوير المنتجات
الجديدة وتحسين طرق المعالجة، والبحث في الملوثات والممارسات الضارة التي تؤثر على
نوعية الغذاء.
الكيمياء والزراعة
يفيد علم الكيمياء في قطاع الزراعة، إذ يهتم
بالمواد والتفاعلات الكيميائية المرتبطة بإنتاج، واستخدام، وحماية المحاصيل،
وتحسين خواص التربة، والثروة الحيوانية، وتشكّل الكيمياء الزراعية مجالاً متعدد
التخصصات، والذي يرتبط بالعديد من العلوم والمجالات الأخرى كإدارة الدواء والغذاء،
والصناعات الخاصة، ومن الأمثلة على جوانب أهمية الكيمياء في الزراعة صناعة وتطوير
الأسمدة، والمبيدات الحشرية التي تعمل على حماية المحاصيل الزراعية من
الآفات ، والمكملات الغذائية اللازمة لتحسين إنتاج اللحوم والألبان من
الثروة الحيوانية، والتكنولوجيا الحيوية الزراعية.
الهندسة الكيميائية والصناعة
تهتم الهندسة الكيميائية بتطوير مواد أو عمليات
تتضمن تفاعلات كيميائية، وحل المشكلات التكنولوجية، وتنقسم إلى فرعين أساسيين وهما
التطبيقات الصناعية، وتطوير المنتجات الجديدة، وتفيد الهندسة الكيميائية في العديد
من الصناعات من خلال ابتكار طرق جديدة لجعل عملية التصنيع أسهل، وأقل تكلفة، كما
يشارك المهندسون الكيميائيون في الإشراف على صناعة كل المنتجات المستخدمة تقريباً،
وتشغيل وتصميم مصانع المعالجة، وتفعيل إجراءات السلامة في التعامل مع المواد
الخطرة، وغير ذلك.
البتروكيمياويات
صناعة البتروكيمياويات هي العمليات التي يستخدم
فيها النفط أو الغاز الطبيعي أو مشتقاتهما كمواد خام لإنتاج مواد كيميائية أخرى
يستفاد منها كالمواد البلاستيكية، مواد التنظيف، المواد
المطهرة، زيوت التشحيم، والأسمدة، والعقاقير، والدهانات، والمطاط الصناعي،
والمنسوجات الصناعية.
انتجت أول مادة بتروكيماوية عام 1872 وكانت
مادة أسود الكربون، والتي تم استخراجها من الغاز الطبيعي، وتستخدم هذه
المادة حالياً في إطارات السيارات.
الكيمياء والبيئة
يشكّل علم الكيمياء صميم القضايا البيئية، إذ
تعدّ الكيمياء البيئية دراسة متعددة التخصصات تشمل الكيمياء التحليلية وفهم العلوم
البيئية المختلفة، والتي يتم من خلالها دراسة طبيعة المواد الكيميائية، والتفاعلات
الكيميائية وتأثيرها المفيد أو الملوث على البيئة، وكيفية الحفاظ على البيئة
وتنظيفها، والعمليات المنتجة التي يمكن عملها دون الإضرار بها، وعلى سبيل المثال
تعدّ دراسة جودة المياه مجالاً مهماً جداً في الكيمياء البيئية، حيث لا توجد المياه
النقية بصورة طبيعية، فهي تحتوي على مواد مذابة كبعض المعادن، لذا فإن علم
الكيمياء يدرس خصائص الأكسجين المذاب، والعكارة، والملوحة، ودرجة الحموضة،
والرواسب الموجودة في الأنهار والمحيطات والآبار وغيرها من المصادر المائية لمعرفة مدى
قابلية هذه المياه للاستخدام البشري، وخلوها من الملوثات الضارة، كما يمكن معالجة
مياه الصرف الزراعى والصناعى بطرق
كيميائية لإعادة استخدامها.
الكيمياء والتحاليل الطبية
تعتبر الكيمياء التحليلية فرع من الفروع الهامة في الكيمياء خاصة
مع التطور العلمي الهائل التي تشهده منذ فترة، لا غنى عنها في حياتنا، إذ يستفاد
منها في دراسة المواد الحية وعمليات التمثيل الغذائي وغيرها، ولا يستطيع الأطباء
تشخيص الأمراض دون الاستناد إلى نتائج التحليلات اللازمة لذلك. وتختص الكيمياء
التحليلية بالحصول على المعلومات حول تركيب وبنية المادة ومعالجتها والتواصل معها،
حيث يؤدي العلماء وظيفة نوعية وكمية، فهم يلجأون للإختبار والتعريف والعزل
والتركيز وحفظ العينات ووضع حدود للأخطاء والتأكيد على النتائج من خلال التحديد
وتوحيد المقاييس. وتتعدد أنواع التحاليل
فمنها ما يخص الدم ومنها ما يخص أعضاء الجسم والخلايا، ويعتمد تشخيص الأطباء بشكل
كبير على نتائج تلك التحاليل خاصة مع وجود أعراض متشابه لأمراض مختلفة. ومن هذه التحاليل: تحليل
السكر(Suger) ، الكولسترول (Cholesterol)، وظائف الكبد (Function Liver) ،
وظائف الكلى ( Function
Renal) ، علم الدم (Hematology)، وغيرها.
الكيمياء والدواء
يُساعدُ علم الكيمياء على التّقدّمِ الطبيِّ
والعلاجِ الدّوائيّ؛ نظراً لارتباطِه الوثيقِ بصناعةِ الأدويةِ التي تعتمدُ في
معظمها على الموادّ الكيميائيّة المختلفة، فعِلمُ الكيمياء يبحثُ في خصائصِ
الموادّ والمركّبات، وبالتالي فهو قادرٌ على الكشفِ عن المركّبات الكيميائيّة
الّلازمة لتطوير الأدوية المختلفة، بعد إجراء العديد من التّحليلات، والاختبارات،
والفحوصات على هذه الموادّ الكيميائيّة.
ويتطلب تحضير الأدوية دراية كافية بعمليات التصنيع والتطوير حتى
يكون المنتج متوافقاً مع غرض تصنيعه، وتلعب الكيمياء دور اساسى في مرحلة التصنيع. والكيمياء تساعد على فهم مختلف التركيبات مثل:
الفيتامينات، والمكملات الغذائية والأدوية، بحيث يتم الحصول على الكميات التي
تساعد في العلاج وبالجرعات المناسبة، كذلك في تطوير العديد من الأصناف العلاجية
الطبيّة.
الكيمياء والطب
يلعب علم الكيمياء دوراً مهماً في المجال الطبي
كفهم دور الفيتامينات والعقاقير وتأثيرها في جسم الإنسان، واختبار وتطوير العلاجات
والأدوية الطبية الجديدة، وأهميته في مجال الطب الشرعي والسموم، حيث يفيد علم
الكيمياء في مجال الطب الشرعي في العديد من الأمور كجمع الأدلة التي توُجد في مسرح
الجريمة للمساهمة في كشف هويات الأشخاص المعنيين بها، والإجابة عن أسئلة أخرى
متعلقةً بسبب وكيفية ارتكاب هذه الجريمة.
الكيمياء في جسم الإنسان
تلعب الكيمياء دوراً بارزاً في جسم الإنسان، إذ
تشارك التفاعلات الكيميائية في دورة الجسم، وحركاته المختلفة، وتتكون جميع الخلايا
من مواد كيميائية، كما تشرح الكيمياء عمليات عدّة في جسم الإنسان ككيفية إنتاج
الخلايا للبروتينات والطاقة، وعملية التنفس، وأدوار أعضاء الجسم المختلفة، كالحفاظ
على درجة الحموضة التي تعدّ إحدى وظائف الكلى، وكذلك احتواء الجسم على بعض ايونات
العناصر الكيميائية ولو بكميات ضئيلة، حيث لها اهمية كبيرة فى العمليات الحيوية
ومن امثلة تلك الايونات، الحديد(Iron),
البوتاسيوم (Potassium),
الزنك (Zinc),
الكالسيوم (Calcium),
السلينيوم (Selenium),
النحاس (Copper), المغنسيوم (Magnesium), اليود Iodine)), الفوسفور (Phosphorus), وغير ذلك.
