الكيمياء هي العلم الذي يدرس المادة، بنيتها، تكوينها، خصائصها، والعمليات الفيزيائية والكيميائية التي تخضع لها، فضلاً عن تبادلات الطاقة المصاحبة لهذه العمليات.
تُفهم المادة على أنها أي جسم لديه كتلة وحجم. وتشمل ذلك من الأشياء الصغيرة إلى النجوم الكبيرة في الكون.
تعتمد الكيمياء على الرياضيات والفيزياء لوصف هذه العمليات، وهي بدورها أساس للعديد من العلوم مثل البيولوجيا وعلم الأرض والطب...
تتطلب وفرة هذا العلم تقسيمه إلى العديد من الفروع، من بينها: (1) الكيمياء العضوية، التي تدرس المركبات التي تستند إلى الكربون والهيدروجين. (2) الكيمياء اللاعضوية، التي تدرس المركبات التي لا تحتوي على الكربون مع الهيدروجين. (3) الكيمياء التحليلية، التي تحدد نوع وكمية المواد الحاضرة في عينة. يُعرف تحديد الأنواع الموجودة بأنه تحليل كيفي، بينما يُعرف تحديد كميتها بأنه تحليل كمي. (4) الكيمياء الفيزيائية، التي تدرس العمليات الكيميائية وتبادلات الطاقة المصاحبة لها من وجهة نظر ميكروسكوبية (الميكانيكا الكمومية) وماكروسكوبية (الحرارة).
فيما يلي بعض المفاهيم الأساسية في الكيمياء:
-
الذرات والعناصر:
- الذرات هي الوحدات الأساسية للمادة.
- العناصر هي المواد التي تتألف من ذرات من نفس النوع. وكل عنصر له عدد ذري فريد.
-
الجزيئات والمركبات:
- الجزيئات تتألف من ذرات مرتبطة ببعضها البعض. يمكن أن تكون مكونة من نفس العنصر (جزيئات ثنائية الذرات) أو من عناصر مختلفة.
- المركبات هي مواد تتألف من ذرات عناصر مختلفة بنسب ثابتة.
-
التفاعلات الكيميائية:
- تنطوي التفاعلات الكيميائية على تحويل المواد (المفاعلون) إلى مواد أخرى (المنتجات) من خلال كسر وتكوين روابط كيميائية.
-
الجدول الدوري:
- الجدول الدوري ينظم العناصر استنادًا إلى خصائصها الكيميائية والفيزيائية.
- العناصر في نفس العمود لديها خصائص كيميائية مماثلة بسبب بنية ذراتها.
-
الرابطة الكيميائية:
- تتحد الذرات بواسطة روابط كيميائية، مثل الروابط الأيونية والتساهمية، لتشكيل جزيئات ومركبات.
-
الستيكيوميتريا:
- الستيكيوميتريا تدرس العلاقات الكمية بين المفاعلين والمنتجات في تفاعل كيميائي.
-
الحرارة الكيميائية:
- تتناول الحرارة الكيميائية دراسة التغيرات في الطاقة المصاحبة للتفاعلات الكيميائية، بما في ذلك الإنتالبيا وحرارة التفاعل.
-
السينتيكا الكيميائية:
- السينتيكا الكيميائية تتعلق بسرعة التفاعلات الكيميائية والعوامل التي تؤثر عليها.
-
التوازن الكيميائي:
- التوازن الكيميائي يصف الحالة التي تكون فيها معدلات التفاعل المعاكسة متساوية، مما يؤدي إلى تراكم ثابت للمفاعلين والمنتجات.
-
خصائص المادة:
- تشمل خصائص المادة الخصائص الفيزيائية (مثل الكثافة ونقطة الانصهار ونقطة الغليان) والخصائص الكيميائية (مثل النشاط).
- الغازات والسوائل والصلبة:
- دراسة الخصائص والسلوكات للحالات المختلفة للمادة.
- الكيمياء العضوية واللاعضوية:
- تركز الكيمياء العضوية على المركبات القائمة على الكربون.
- تتناول الكيمياء اللاعضوية المركبات غير العضوية.
- الكيمياء الكهروكيميائية:
- تتعلق بالتفاعلات الكيميائية التي تشمل نقل الإلكترونات، مثل الخلايا الكهروكيميائية والبطاريات.
هذه مجرد بعض من المفاهيم الأساسية في الكيمياء. الكيمياء علم واسع ومتنوع بالعديد من الفروع والتطبيقات في مجالات متنوعة.