Nedir Bu Kimya Bölümü?

Kredi: Nilay AKÇA

Kimya yalnızca okulda değil hayatımızın her yerinde olan bir temel bilimdir. İçtiğimiz sudan, giydiğimiz kıyafete, yediğimiz yemekten, saçımızı yıkadığımız şampuana kadar hayatımızın her yerinde olan kimyaya gelin bir göz atalım.

Kimya Nedir?

Kimya, atom ve moleküllerden oluşan maddenin incelenmesi, özellikleri, bileşimi, yapısı, davranışı ve maddenin bileşenleri arasındaki etkileşimleri ele alan bir bilim dalıdır.

Kimya çok büyüleyici bir konudur. Hepimizin etrafı kimyayla çevrili. Etrafımızdaki her şey atom ve moleküllerden oluşur. Günlük faaliyetlerimizde kimyayı görebiliriz; çiftliklerde yiyecek üretiminden mutfakta pişirmeye, bisikletten telefonlardan bilgisayarlara kadar uzay roketine kadar. Binalarda kullanılan çelik, plastik poşet yapan polimerler, cep telefonu pilleri, fotosentez, deterjanlar, kıyafetler, boyalar ve renkler, içecekler vb. Kimya, gördüğümüz ve deneyimlediğimiz dünyayı anlamamıza yardımcı olur.

Kimya Dalları

Günümüzde kimya çok sayıda branşı olan çok çeşitli bir konu haline gelmiştir. Modern kimya, aşağıda tartışılan beş ana dalda kategoriler olabilir.

Kimyanın Ana Dalları

Kimyanın beş ana dalı Fiziksel kimya, Analitik kimya, İnorganik kimya, Organik kimya ve Biyokimya'dır.

Fiziksel Kimya

Fiziksel kimya adından da fizik ve kimyanın birleşimidir. Basınç, hacim gibi makroskopik özelliklerin incelenmesini ele alan bir bilim alt dalıdır; iyonlaşma enerjisi, elektronegatiflik, değerlik vb. Aynı zamanda maddenin ve enerjinin yapısıyla da ilgilenir.

Fiziksel kimyadaki çalışma alanlarından bazıları aşağıda belirtilmiştir:

1. Kimyasal Kinetik: Kimyasal reaksiyon oranlarının incelenmesidir.
2. Termokimya: Kimyasal sistemdeki ısı ve işle ilişkisi ile ilgilenen termodinamik ile ilgili bir alandır.
3. Yüzey Kimyası: Malzemelerin yüzeylerindeki kimyasal süreçlerin incelenmesinin bir alanıdır.
4. Fotokimya: Işığın varlığında gerçekleşen kimyasal reaksiyonların incelenmesidir.
5. Spektroskopi: Elektromanyetik radyasyonlar, atomlar ve moleküllerle nasıl etkileşime girdikleri ile ilgilidir.
6. İstatistiksel Mekanik: Çok sayıda atom ve molekülün istatistiksel çalışmasıdır. İstatistiksel mekanik, fizik ve kimyanın birbiriyle örtüştüğü bir konudur.
7. Kuantum Kimyası: Kuantum mekaniğinin kimyasal sisteme bir uygulamasıdır.
8. Elektrokimya: Elektronların elektrotlar arasındaki hareketini içeren kimyasal değişikliklerle ilgilenen bir fiziksel kimya dalıdır.
9. Femtokinezya: Femtoskale'deki kimyasal reaksiyonların incelenmesidir. Moleküllerin her hareketini anlamamıza yardımcı olur.

Analitik Kimya

Maddenin özelliklerini analiz etmek için nitel ve nicel yöntemlere odaklanan bir kimya dalıdır. Kısacası, kimyasalların analizi ile ilgilenir. Son bitmiş ürünün kalitesini korumak için kimya endüstrilerinde büyük uygulamalara sahiptir. Gerçek hayatta analizdeki adımlar ayırma, tanımlama ve son olarak nicelemedir. Ayırmada, bileşenleri karışımdan ayırıyoruz. İstenilen numuneyi izole ettikten sonra nitel analiz ile bileşenini tespit ediyoruz. Son olarak nicel analizle analit konsantrasyonu tahmin ediyoruz.

Analitik kimyada kullanılan iki klasik yöntem vardır: nitel ve nicel. Nitel yöntem maddelerdeki kimyasal bileşenlerin (atomlar, moleküller, iyonlar vb.) tanımlanmasını içerir. Nicel yöntemde belirli bir numunedeki bir maddenin konsantrasyonu belirlenir. Bilim ve teknolojideki ilerleme ile daha iyi doğruluk ve hassasiyet verebilen çeşitli enstrümanlar geliştirebiliyoruz.

Analitik kimya sadece maddelerin analizi ile ilgili değil, aynı zamanda mevcut analiz tekniklerini geliştirmek ve yenilerini geliştirmekle de ilgilidir.

Yaygın analiz yöntemlerinden bazıları şunlardır:

1. Alev testleri: Test, belirli bir numuneyi aleve tabi tutulmasını (azaltmayı veya oksitlemeyi) ve ardından alevin rengini gözlemlemeyi içerir. Alevin rengi bize örnekte bulunan bir bileşen hakkında fikir veriyor. Bu test endüstrilerde veya profesyonel bir dünyada neredeyse hiç kullanılmamaktadır.
2. Kimyasal testler: Numune üzerinde bir dizi kimyasal reaksiyon yapılarak belirli bir numunedeki fonksiyonel grupları tanımlamak için kullanılır.
3. Titrasyonlar (veya Hacimsel analiz): Eşdeğerlik noktasına ulaşılana kadar çözeltiye bilinen bir titrasyonun eklenmesini içerir.
4. Gravimetri: Bir değişiklikten sonra kütle farkına göre mevcut madde miktarını tahmin etmek için kullanılan nicel bir tekniktir.
5. Kromatografi: Sabit fazda akan mobil fazdan (belirli bir numuneyi taşıyan bir sıvı) oluşan bir ayırma tekniğidir. Mobil faz bileşenlerinin sabit faza olan benzezisine bağlı olarak, bileşenlerin sabit fazda tutulması gerçekleşir.
6. Spektroskopi: Atomların ve moleküllerin elektromanyetik radyasyonlarla nasıl etkileşime girdiğine dair bir çalışmadır.
7. Elektrokimyasal analiz: Elektrik geçirilerek ve zaman içinde voltaj ve akım ölçülerek analitenin çalışıldığı bir analiz yöntemidir.
8. Elektroforez: Dağınık parçacıkların bir elektrik alanının etkisi altında ayrıldığı bir ayırma yöntemidir.

İnorganik kimya

İnorganik bileşiklerin incelenmesi ile ilgilenen bir kimya dalıdır. İnorganik bileşikler karbon-hidrojen bağı içermeyen bileşiklerdir. Büyük ölçüde toprak yüzeyinin altında bulunan inorganik bileşikler: kayalar ve mineraller ve diğerleri kimya endüstrilerinde üretilir. İnorganik kimyasalların boya, pigment, kaplama, gübre, yüzey aktif madde, dezenfektan, güneş enerjisi endüstrilerinde uygulamaları vardır. Dünyada üretilen en büyük inorganik kimyasallar sülfürik asit, hidrojen, azot, amonyak, klor, fosfor pentaoksit, nitrik asit, hidroklorik asit, sodyum hidroksittir.

İnorganik kimyadaki alanlardan bazıları şunlardır:

1. Koordinasyon Kimyası: Koordinasyon komplekslerinin incelenmesinden oluşur. Koordinasyon kompleksleri, tipik olarak ligandlar veya kompleksleme maddesi ile çevrili bir metal olan bir merkez atomundan oluşur.
2. Organometalik Kimya: Metal-karbon-hidrojen bağına (organometalik bağ) sahip bileşiklerden oluşan organometalik bileşiklerin incelenmesidir. Bu alan hem organik hem de inorganik kimyaya dahildir.
3. Biyoinorganik Kimya: Bu, hücre ve dokulardaki metaller gibi inorganik türlerin etkileşimini kapsar.
4. Katı Hal Kimyası (veya Malzeme Kimyası): Katı hal fazının özelliklerinin, yapılarının incelenmesidir. katı hal fiziğinin bir parçasıdır.

Organik kimya

Organik bileşiklerin incelenmesi ile ilgilenen bir kimya dalıdır. Organik bileşikler karbon-hidrojen bağı içeren bileşiklerdir. Karbon uzun C-C zincirleri (katenasyon olarak adlandırılır) oluşturabilir. Karbonun bu özelliği nedeniyle çok sayıda bileşik oluşturur. Bu, organik bileşiklerin inorganik bileşikleri aşmalarının bir nedenidir. Karbon ve hidrojen dışında, organik bileşiklerde yaygın olarak bulunan elementler oksijen, azot, kükürt, fosfor ve halojenlerdir (flor, klor ve iyot). Organik bileşikler tarım, gıda, ilaç, polimer, tekstil, insektisit, ilaç, kauçuk, yakıt ve tüketici iyi endüstrilerinde kullanılır. Endüstriyel önemli organik kimyasallardan bazıları metan, etilen, propilen, 1,2-dikloroetilen, metanol, izopropil alkol, bütan, asetililen, polistiren, gliserol, aseton, asetik asit, asetik anhidrit, üre, toluen, fenol, anilindir. 

Organik kimyada önemli alanlardan aşağıda bahsedilmektedir.

1. Polimer Kimyası: Polimerlerin sentezini ve özelliklerini ele almaktadır.
2. Organometalik Kimya: Metal-karbon-hidrojen bağına (organometalik bağ) sahip bileşiklerden oluşan organometalik bileşiklerin incelenmesidir. Bu alan hem organik hem de inorganik kimyaya dahildir.
3. Fiziksel Organik Kimya: Organik kimyasalların reaktivitesi ve yapısının incelenmesidir.
4. Stereokimya: Stereoisomerları inceleyen bir kimyadır. Atomların mekansal düzenine odaklanır.
5. Tıbbi Kimya: Tıp ve ilaç geliştirme için kimyanın uygulanmasını içerir.
6. Biyoorganik Kimya: Organik ve biyokimya kombinasyonudur.

Biyokimya

Biyokimya, biyolojik sistem içindeki kimyasal süreçlerin incelenmesini vurgulayan bilim alanıdır. Kimyanın bu arenasındaki profesyonellere biyokimyacı denir. Biyokimya, solunum, sindirim, hücresel metabolizma gibi biyolojik sistemleri daha iyi anlamak için kimyanın kullanımına odaklanır. Biyokimyacılar daha iyi tedavi geliştirmek için kanser gibi hastalıklar üzerinde çalışırlar; ayrıca genleri geliştirmek için moleküler genetiği incelerler.

Biyokimyada önemli çalışma alanları şunlardır:

1. Moleküler Genetik: Genlerin çalışmalarını içerir. Genetik mühendisliği ile yakından ilgilidir.
2. Tarımsal Biyokimya: Tarım üretimini geliştirmek için biyokimyanın uygulanmasına odaklanmaktadır.
3. Moleküler Biyokimya: Proteinler, zarlar, enzimler, nükleik asitler, amino asitler, virüsler vb.
4. Klinik Biyokimya: Her şey hastalıklar ve ilgili konularla ilgilidir.

Kimyayı merak edenlere bölümün 5 temel alt dallarını aktarmış oldum. Bir sonraki yazılarımda görüşmek üzere.