لماذا ندرس الكيمياء
يعد علم من أهم العلوم التي تساعد على فهم وشرح العالم الذي يعيش فيه البشر، ويعرف بأنه العلم الذي يدرس المادة وخصائصها وكيفية تفاعلها مع مواد أخرى ومع الطاقة، ولأن كل الأشياء في الكون هي عبارة عن مادة، لذا فإن فهم ومعرفة المفاهيم المهمة في الكيمياء يساعد الإنسان في جميع نواحي الحياة، وأهم جزء من الكيمياء يبدأ داخل الجسم؛ و حيث يتكون جسم الإنسان من مركبات كيميائية، كما أن مجموعة العواطف والمشاعر التي يشعر بها مثل الحسد والحب والغيرة هي عبارة عن رسائل كيميائية.
فروع الكيمياء
هناك خمس فروع رئيسية لدراسة الكيمياء تربطها مع مختلف المجالات، وهذه الفروع هي:
- الكيمياء التحليلية: تعتبر كل الكيمياء تحليلية؛ وذلك لأنها تراقب الكمية والنوعية لقياس ومعرفة الخواص الكيميائية والفيزيائية للمواد.
- الكيمياء الفيزيائية: وهو مجال يربط الكيمياء مع الفيزياء؛ أي ما يتعلق بكيفية تفاعل المادة مع الطاقة. من أهم فروع الكيمياء الفيزيائية: ميكانيكا الكم، والديناميكا الحرارية.
- الكيمياء العضوية: تعرف بـ “كيمياء الحياة”، وذلك لأن الكربون يعد جزء أساسي لجميع الجزيئات التي تتكون منها الأنسجة الحية؛ حيث أن تختص بدراسة المركبات التي تحتوي على عنصر الكربون لما له من خصائص فريدة تسمح بتشكيل روابط كيميائية معقدة.
- الكيمياء غير العضوية: تدرس جميع المواد الأخرى التي لا يكون الكربون جزء من أساسها، مثل المعادن والغازات.
- الكيمياء الحيوية: هي الكيمياء التي تهتم بدراسة جميع العمليات الكيميائية التي تحدث في أجسام الكائنات الحية.
الكيمياء في مجالات الحياة
يشارك علم الكيمياء في كل عمل يقوم به الإنسان، حيث أنه يشكل جزءًا كبير جدًا من حياة الإنسان اليومية، مثل الزراعة وطهي الطعام والتنظيف وغيرها، وفيما يلي دور علم الكيمياء في مختلف مجالات الحياة.
كيمياء الأغذية والطهي
يشمل الأغذية دراسات للأغذية والمواد الخام حيث يغطي السلسلة الغذائية بأكملها من المزرعة إلى الشوكة، ومن هذه الدراسات: الكيمياء الحيوية للأغذية، ودراسة الجوانب الحسية والبيولوجية، والمكونات النشطة بيولوجيًا من الأطعمة، وغيرها العديد من الدراسات. أكد أحد الطهاة العالميين أن عالم الطهي تطور بشكل كبير جدًا في الآونة الأخيرة؛ وذلك لأن الطهاة أصبحوا مهتمين أكثر في دراسة كيمياء التغذية والطهي وبالتالي أصبحوا أكثر إبداعًا وقادرين على خلق وصفات جديدة، كما أن هذه الدراسات ساعدت في تطوير آليات حفظ الطعام وإنتاج المعلبات والحفاظ على سلامة الأغذية من التلوث والممارسات الضارة، بالإضافة إلى أنها ساعدت في تصنيع النكهات لتغيير الطعم وتصنيع المحسنات الحسية مثل اللون والرائحة.
كيمياء الجسم
يقود العمليات التي تحتفظ بالجسد البشري على قيد الحياة تريليونات من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في وقت واحد في الجسم وتعرف جميعها باسم الأيض، حيث تحدث معظم العمليات الفسيولوجية نتيجةً للتغيرات الكيميائية التي تحدث في الجسم مثل عملية تخزين الأكسجين في الدم عن طريق البروتين وذلك لاستخدامه في جميع أنحاء الجسم. كما أن ردود أفعال الإنسان ومشاعره ناتجة عن مركبات كيميائية يفرزها المخ تعمل كنواقل عصبية تنقل النبضات العصبية وتأثر من خلالها على الحالة المزاجية والعواطف، ومن هذه المركبات:
- الدوبامين: هو عبارة عن مادة كيميائية (ناقل عصبي) ينتجها جسم الإنسان، تتكون من الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين، ولهذا الناقل العصبي دور كبير في المشاعر الإيجابية لدرجة انه يتم تسميته ، بالإضافة لدوره في التركيز والقيادة والاهتمام وتخزين الذاكرة وخلق ذكريات جديدة والتفكير بوضوح، كما أن نقص مستوى الدوبامين يمكن أن يسبب مرض الباركنسون. استطاع الإنسان إنتاج الدوبامين ويتم استخدامه كدواء قابل للحقن لعلاج بعض الأمراض التي تؤثر على الجهاز العصبي.
- السيروتونين: ناقل عصبي يتكون أيضًا من الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين، يعمل على تنظيم المزاج والتفكير والتحكم في الانفعالات، كما ينظم العواطف والمشاعر ويزيد من السعادة والتفاؤل ويتحكم في الانفعالات وقدرات التفكير، ولكن نقصه يمكن أن يؤدي إلى قلق واكتئاب. ومثله مثل الدوبامين؛ يتم إنتاجه في الدماغ، كما استطاع الإنسان تصنيعه في المختبر.
كيمياء الزراعة
يعد مجال الزراعة مجال متعدد التخصصات حيث يرتبط مع العديد من العلوم الأخرى، لكن الكيمياء الزراعية تهتم في الأساس بالمواد والتفاعلات الكيميائية المرتبطة بإنتاج المحاصيل وحمايتها واستخدامها، بحيث يهتم بتطوير الأسمدة والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب؛ وذلك للتقليل من الآفات الزراعية وزيادة الإنتاج قدر المستطاع، مع دراسة تأثيرها على البيئة وهو بكل تأكيد من أكثر تأثيرًا في حياتنا.
أمثلة كيميائية
فيما يلي بعض الأمثلة البسيطة على وجود الكيمياء في كل مكان:
- واقي الشمس: يتكون واقي الشمس من مواد كيميائية عضوية وغير عضوية، بحيث تعمل على تقليل ضوء الشمس الذي يمتصه الجلد من خلال الجسيمات الكيميائية العاكسة والتي تتكون عادةً من أكسيد الزنك أو أكسيد التيتانيوم.
- القهوة: تعد القهوة من المشروبات التي تساعد على الاستيقاظ وتخفيف الشعور بالنعس؛ وذلك لأن الكافيين يمنع ارتباط المادة الكيميائية الموجودة في الجسم والتي تسمى الأدينوسين مع مستقبلاتها العصبية، مما يقلل الشعور بالنعس.
- الحب: عندما يقع الإنسان في الحب، تحصل بعض التغييرات في الدماغ، ويطلق في الجسم مركبات كيميائية () مثل الأوكسيتوسين والإندورفين.
- ألوان الخضار والفواكه: تحتوي العديد من الخضراوات والفواكه على نوع خاص من المركبات الكيميائية تسمى الكاروتينويدات والتي تمتص وتعطي أطوال موجية معينة من الضوء، مما يجعل هذه الخضار والفواكه ملونة بشدة.
- دموع البصل: نزول الدموع عند تقطيع البصل ناتجة عن وجود الكبريت في خلايا البصل والذي يخلط مع الرطوبة عند التقطيع مما يجعله مزعج للعينين.
- وعاء الضغط: يقوم غطاء وعاء الضغط بحبس الوعاء تمامًا مما يمنع خروج البخار، لذا يبقى في الداخل ويزيد الضغط فترتفع درجات الحرارة داخل الوعاء لأعلى بكثير من حرارة الطبخ العادية، وبالتالي يتم طهي الطعام بشكل أسرع.
- مكعبات الثلج: إن كثافة مكعبات الثلج أقل من كثافة الماء السائل، لذلك يطفو الثلج فوق سطح الماء.