Kimya, maddenin, özelliklerinin, maddelerin diğer maddeleri oluşturmak için nasıl ve neden bir araya geldiği veya ayrıldığı ve maddelerin enerjiyle nasıl etkileşime girdiğinin incelenmesidir. Birçok insan kimyacıları bir laboratuvarda garip sıvıları karıştıran beyaz kaplamalı bilim adamları olarak düşünür, ancak gerçek şu ki hepimiz kimyacıyız. Temel kimya kavramlarını anlamak neredeyse her meslek için önemlidir. Kimya hayatımızdaki her şeyin bir parçasıdır.
Var olan her malzeme maddeden, hatta kendi bedenlerimizden oluşur. Kimya, yiyecek yetiştirmekten ve pişirmekten evlerimizi ve bedenlerimizi temizlemeye, uzay mekiği fırlatmaya kadar yaptığımız her şeye katılıyor. Kimya, dünyamızı tanımlamamıza ve açıklamamıza yardımcı olan fizik bilimlerinden biridir.
Beş şube
Her biri birçok çalışma alanına sahip olan beş ana kimya dalı vardır.
Analitik Kimya maddelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini tanımlamak ve ölçmek için nitel ve nicel gözlem kullanır. Bir anlamda, tüm kimya analitiktir.
Fiziksel kimya kimyayı fizikle birleştirir. Fiziksel kimyacılar madde ve enerjinin nasıl etkileşime girdiğini inceler. Termodinamik ve kuantum mekaniği, fizikokimyanın önemli dallarından ikisidir.
Organik Kimya özellikle karbon elementini içeren bileşikleri inceler. Karbon, karmaşık kimyasal bağlar ve çok büyük moleküller oluşturmasına izin veren birçok benzersiz özelliğe sahiptir. Organik kimya “Yaşam Kimyası” olarak bilinir, çünkü canlı dokuyu oluşturan moleküllerin hepsinde makyajlarının bir parçası olarak karbon bulunur.
İnorganik kimya makyajlarının bir parçası olarak karbon içermeyen metaller ve gazlar gibi materyalleri inceler.
biokimya canlı organizmalar içinde meydana gelen kimyasal süreçlerin incelenmesidir.
Çalışma alanları
Bu geniş kategoriler içinde, birçoğunun günlük yaşamımız üzerinde önemli etkileri olan sayısız çalışma alanı bulunmaktadır. Kimyagerler yediğimiz yiyeceklerden ve giydiğimiz kıyafetlerden evlerimizi inşa ettiğimiz malzemelere kadar birçok ürünü geliştirir. Kimya çevremizi korumaya yardımcı olur ve yeni enerji kaynakları arar.
Gıda Kimyası
Gıda bilimi, gıdaların üç biyolojik bileşeni ile ilgilidir - karbonhidratlar, lipitler ve proteinler. Karbonhidratlar şekerler ve nişastalardır, hücrelerimizin çalışması için gereken kimyasal yakıtlardır. Lipidler katı ve sıvı yağlardır ve hücre zarlarının vazgeçilmez parçalarıdır ve vücuttaki organları yağlamak ve yastıklamak için kullanılırlar. Yağlar gram başına enerjinin karbonhidratlara veya proteinlere göre 2.25 katı olduğundan, birçok insan aşırı kilo almaktan kaçınmak için alımlarını sınırlamaya çalışır. Proteinler, birlikte zincirlenen ve her hücrenin yapısı ve işlevi için gerekli olan üç boyutlu şekillere katlanan 100 ila 500 veya daha fazla amino asitten oluşan karmaşık moleküllerdir. Vücudumuz bazı amino asitleri sentezleyebilir; ancak bunlardan sekizi olan esansiyel amino asitler yemeğimizin bir parçası olarak alınmalıdır. Gıda bilimcileri ayrıca su içeriği, mineralleri, vitaminleri ve enzimleri gibi gıdaların inorganik bileşenleri ile de ilgilenirler.
Gıda kimyacıları, gıdalarımızın kalitesini, güvenliğini, depolanmasını ve tadını iyileştirir. Gıda kimyacıları özel endüstride yeni ürünler geliştirmek veya işlemeyi geliştirmek için çalışabilirler. Ayrıca gıda ve ilaç idaresi gibi devlet kurumları için bizi kontaminasyondan veya zararlı uygulamalardan korumak amacıyla gıda ürünlerini ve işleyicilerini denetlemek için çalışabilirler. Gıda kimyagerleri, beslenme etiketleri için kullanılan bilgileri sağlamak veya ambalaj ve depolamanın gıdanın güvenliğini ve kalitesini nasıl etkilediğini belirlemek için ürünleri test eder. Aroma uzmanları gıdanın tadını değiştirmek için kimyasallarla çalışır. Kimyagerler, duyusal çekiciliği arttırmak için renk, koku veya doku geliştirmek gibi başka yollar üzerinde de çalışabilirler.
Çevre Kimyası
Çevre kimyagerleri kimyasalların doğal çevre ile nasıl etkileşime girdiğini inceler. Çevre kimyası, hem analitik kimyayı hem de çevre bilimi anlayışını içeren disiplinler arası bir çalışmadır. Çevre kimyagerleri önce toprak suyu ve havadaki doğal süreçlerde bulunan kimyasalları ve kimyasal reaksiyonları anlamalıdır. Örnekleme ve analiz daha sonra insan faaliyetlerinin çevreyi kirletip kirletmediğini veya çevreyi etkilemek için zararlı reaksiyonlara neden olup olmadığını belirleyebilir.
Su kalitesi çevre kimyasının önemli bir alanıdır. “Saf” su doğada mevcut değildir; her zaman içinde çözünmüş bazı mineraller veya başka maddeler vardır. Su kalitesi kimyagerleri nehirleri, gölleri ve okyanus suyunu çözünmüş oksijen, tuzluluk, bulanıklık, asılı çökeltiler ve pH gibi özellikler açısından test eder. İnsan tüketimi için hedeflenen su zararlı kirleticilerden arındırılmış olmalı ve güvenliğini artırmak için florür ve klor gibi katkı maddeleri ile işlenebilir.
Tarım kimyası
Tarım kimyası, mahsullerin ve hayvanların üretimi, korunması ve kullanımı ile ilgili maddeler ve kimyasal reaksiyonlarla ilgilidir. Diğer birçok bilimle olan bağlantılara dayanan oldukça disiplinler arası bir alandır. Tarım kimyacıları Tarım Bakanlığı, Çevre Koruma Ajansı, Gıda ve İlaç İdaresi veya özel endüstri için çalışabilirler. Tarım kimyacıları büyük ölçekli bitkisel üretim için gerekli gübreler, böcek öldürücüler ve herbisitler geliştirmektedir. Ayrıca, bu ürünlerin nasıl kullanıldığını ve çevreye olan etkilerini de izlemelidirler. Et ve süt sürülerinin verimliliğini artırmak için besin takviyeleri geliştirilmiştir.
Tarımsal biyoteknoloji birçok tarımsal kimyager için hızla büyüyen bir odak noktasıdır. Bitkilerin tarlalardaki yabani otları kontrol etmek için kullanılan herbisitlere dirençli olması için genetik olarak manipüle edilmesi, hem bitkilerin hem de kimyasalların moleküler düzeyde ayrıntılı bir şekilde anlaşılmasını gerektirir. Biyokimyacılar, taşınması daha kolay veya daha uzun raf ömrüne sahip ürünler geliştirmek için genetik, kimya ve iş gereksinimlerini anlamalıdır.
Kimya Mühendisliği
Kimya mühendisleri, kimyasal reaksiyonları içeren yeni materyalleri veya prosesleri araştırır ve geliştirir. Kimya mühendisliği, teknolojik problemleri çözmek için kimyadaki arka planı mühendislik ve ekonomi kavramlarıyla birleştirir. Kimya mühendisliği işleri iki ana gruba ayrılır: endüstriyel uygulamalar ve yeni ürünlerin geliştirilmesi.
Endüstriler, kimya mühendislerinin ürünlerinin üretimini daha kolay ve daha uygun maliyetli hale getirmek için yeni yollar geliştirmelerini gerektirir. Kimya mühendisleri, işleme tesislerinin tasarlanması ve işletilmesi, tehlikeli maddelerin taşınması için güvenlik prosedürleri geliştirmek ve kullandığımız hemen hemen her ürünün üretimini denetlemekle ilgilenmektedir. Kimya mühendisleri, ilaçtan yakıtlara ve bilgisayar bileşenlerine kadar her alanda yeni ürünler ve süreçler geliştirmek için çalışırlar.
jeokimya
Jeokimyacılar, Dünya'da bulunan maddeler arasındaki makyaj ve etkileşimi incelemek için kimya ve jeolojiyi birleştirir. Jeokimyacılar saha çalışmalarında diğer kimyacı türlerinden daha fazla zaman harcayabilirler. Birçoğu ABD Jeolojik Araştırmalar veya Çevre Koruma Dairesi'nde madencilik faaliyetlerinin ve atıkların su kalitesini ve çevreyi nasıl etkileyebileceğini belirlemede çalışıyor. Numuneleri toplamak ve zorlu saha değerlendirmeleri yapmak için uzak terk edilmiş madenlere gidebilir ve daha sonra kirletici maddelerin sistemde nasıl hareket ettiğini değerlendirmek için havzasından bir akış izleyebilirler. Petrol jeokimyacıları, yeni enerji rezervleri bulmaya yardımcı olmak için petrol ve gaz şirketleri tarafından istihdam edilmektedir. Patlamalara veya dökülmelere neden olabilecek kimyasal reaksiyonları önlemek için boru hatları ve petrol platformları üzerinde de çalışabilirler.
Adli kimya
Adli kimyagerler, ilgili kişilerin kimliklerinin belirlenmesine ve suçun nasıl ve neden gerçekleştirildiği ile ilgili diğer hayati soruları yanıtlamaya yardımcı olmak için bir olay mahallinde bırakılan fiziksel kanıtları yakalar ve analiz eder. Adli kimyagerler kromatografi, spektrometri ve spektroskopi gibi çok çeşitli analiz yöntemleri kullanırlar.
Amerikan Kütle Spektrometresi Derneği Dergisi'nde yer alan yeni araştırmalarda, Louisiana Eyalet Üniversitesi (LSU) kimya bölümünden bilim adamları, lazer teknolojisini adli tıp alanına uygulamaya koydu.
Parmak izinin tanımlanmasının ötesine geçen bir sistem geliştirdiler. Teknik, lipidler, proteinler, genetik materyal ve hatta eser miktarda patlayıcı içeren bir parmak izi içinde bulunan molekülleri yakalayabilir ve bunlar daha fazla analiz edilebilir. Yeni araç, esasen, suç mahallindeki parmakların kimyasal bileşimini tanımlamanın gizemini ortadan kaldırıyor.
Alet, bir lazer - aynalar ve optik fiberler kullanarak - parmak izi içeren bir yüzeye odaklanır. LSU Bilim Fakültesi Bloguna göre, lazer daha sonra yüzeydeki su veya nemi ısıtarak sudaki kimyasal bağların gerilmesini ve titreşmesini tetikler. Tüm bu odaklanmış enerji suyun “patlamasına” ve onu bir gaza dönüştürmesine ve DNA gibi biyomolekülleri ayırmasına neden olur. Bu işleme lazer ablasyonu denir.
Daha sonra küçük bir vakum pompası sistemi suyu ve molekülleri, bir kişinin parmağının geride bıraktığı her şeyi yakalayan küçük bir filtreye çeker. Adli bilim adamları daha sonra içeriği bir kütle spektrometresi veya bir gaz kromatografisi-kütle spektrometresi gibi bir analiz cihazına koyabilirler.
Önemli olarak, bu lazer ablasyon tekniği, karton gibi gözenekli yüzeylerde (geleneksel adli yöntemlerin çok başarılı olmadığı) parmak izlerini kolayca yakalayabilir.
Yeni tekniklerini test etmek için, araştırmacılar cam, plastik, alüminyum ve karton dahil olmak üzere birçok farklı yüzey tipine parmak izi yerleştirdiler. LSU Bilim Bloguna göre, bu parmak izleri kafein, antiseptik krem, prezervatif yağlayıcılar ve TNT gibi çeşitli maddelerle bağlandı. Her bir filigran yakalamasından sonra, kimyagerler bu maddeleri kütle spektrometrisi kullanarak tanımlayabildiler.
