كيف تبدأ في اساسيات الكيمياء من الصفر ؟!

كيف تبدأ رحلتك في اساسيات الكيمياء وبدون مُساعدة من أحد؟ يتضمن تعلم الكيمياء من الألف الى الياء إلقاء نظرة شاملة على ماهية وتعريف المادة في المقام الأول ؛ ثم التطرق إلى فيما بعد إلى الفروع والتخصصات المتقدمة. 

ما هي الكيمياء ؟!

الإجابة بإيجاز هو العلم أو التخصص الذي يتناول دراسة مكونات وخصائص المادة وكيف تتفاعل هذه المواد مع بعضها البعض لإنتاج مواد أخرى.

ما هي أشكال المادة؟

1- مواد نقية (من الممكن أن تتواجد في هيئة عناصر أو مركبات)
2- عناصر (يوجد حوالي 90 عنصر في الطبيعة)
3- مركبات (مادة تتكون من اتحاد عنصرين أو أكثر)
4- مخاليط ومحاليل.

ما هي أقسام علم الكيمياء ؟

1- الكيمياء التحليلية (Analytical chemistry)
2- الكيمياء الفيزيائية (Physical chemistry)
3- الكيمياء العضوية (Organic chemistry)
4- الكيمياء الغير عضوية (Inorganic chemistry)
5- الكيمياء الحيوية (Biochemistry)

ما هي اساسيات الكيمياء للمبتدئين ؟

1- مقدمة عن الكيمياء

في بداية رحلة تعلم الكيمياء من الصفر ينبغي عليك إلقاء نظرة عامة على ماهية وتعريف هذا العلم؛ ما هي مجالات العمل لخريجي كلية العلوم كيمياء؟ ولماذا نحتاج إلى دراسة وتعلم الكيمياء؟

2- الوحدات والقياس

سوف تحتاج إلى دراسة النظام الدولي للوحدات (SI Units)؛ وهو يضم 7 وحدات أساسية وهم:

• المتر (لقياس الأطوال)
• الكيلو جرام (لقياس الكتلة)
• الثانية (لقياس الزمن)
• الأمبير (لقياس شدة التيار الكهربي)
• الكلفن (لقياس درجة الحرارة)
• القنديلة (لقياس شدة الإستضاءة)

3- العناصر

يُمكن تقسيم المادة بعدة طرق وفقاً لتركيبها، سلوكها، أو خصائصها الكيميائية والفيزيائية. التصنيف الأشهر للمواد إما أن تكون عنصر (Element) أو مركب (Compound). ويُعرف العنصر بأنه مادة كيميائية لا يُمكن أن تتجزأ إلى مواد أبسط منها بالتفاعل الكيميائي ويتكون من نوع واحد من الذرات.

قد يتواجد العنصر في صورة ذرة واحدة مثل الأرجون (Ar)، أو في صورة جزئ مثل النيتروجين (N2)

العناصر الكيميائية هي المكون الأساسي للمادة؛ لذا سوف تكون بحاجة إلى تعلّم الآتي:

• كيفية تسمية العناصر الكيميائية وما هو الرمز المستخدم للتعبير عن كل عنصر؟
• ما هي أكثر العناصر انتشاراً في الطبيعة؟
• كيف يتم اكتشاف العناصر الكيميائية الجديدة؟
• ما هي العناصر ذات الأهمية في تكوين جسم الإنسان؟
• ما هي العناصر والمواد الكيميائية السامة؟

4- الجدول الدوري

هو جدول لترتيب العناصر الكيميائية بناء على خصائصها المتشابهة ويُعتبر اللبنة الأولى في أساسيات الكيمياء ؛ من خلال هذا الرابط (الجدول الدوري الحديث) يُمكنك تصفح مجموعات ودورات الجدول الدوري مع إمكانية تصفح خصائص كل عنصر على حدى.

5- الذرات والأيونات

الذرات هي الوحدات البنائية للعناصر، أما الأيونات فتتكون من عنصر أو أكثر ويحمل شحنة كهربية؛ وتُعد الذرة من اهم الموضوعات الني ينبغي استيعابها جيداً في اساسيات الكيمياء

• يوجد في جسم الإنسان حوالي 7 بليون بليون بليون ذرة
• أكثر الذرات انتشاراً ووفرة في الكون هي ذرة الهيدروجين؛ يُمثل ما يقرب من 74% من إجمالي الذرات الموجودة في مجرة درب التبانة
• رغم أن الذرات هي أصغر الأجسام المعروفة؛ إلا أنها تتكون من جسيمات أخرى غاية في الصغر وهي الكواركات واللبتونات، ودراسة هذه الأخيرة تتبع بشكل مباشر لعلم يُدعى فيزياء الطاقة العالية أو فيزياء الجسيمات (Particle Physics)
• أكبر الذرات من حيث الحجم هي ذرة السيزيوم (Cs)

6- الجزئ والمركب

الجزئ يتكون من اتحاد عنصرين أو أكثر مرتبطين كيميائياً؛ أما المركب فهو جزئ يحتوي على على عنصرين مختلفين على الأقل، لذا فكل المركبات جزيئات وليس كل الجزئيات مركبات. من أشهر الجزئيات: جزئ الأكسجين (O2) ، جزئ الهيدروجين (H2) ، جزئ النيتروجين (N2)؛ ومن أشهر المركبات: الماء (H2O)، ثاني أكسيد الكربون (CO2)، الميثان (CH4)

 
7- المعادلات والتفاعلات الكيميائية

المعادلة الكيميائية هي تعبير بالرموز عن التفاعل الكيميائي وكيفية حدوثه مع توضيح شروط التفاعل؛ في التفاعلات الكيميائية تتحد المواد التفاعلة معاً (reactants) ويتم تكسير الروابط بين ذراتها، ويتم إعادة ترتيب الذرات مرة لتكوين روابط كيميائية جديدة لتكوين المواد الناتجة (products).

8- التركيب الذري والتوزيع الإلكتروني

النماذج والنظريات المقترحة لتفسير التركيب الذري، مع التعرف على مكونات الذرة من (نواة مركزية تحتوي على بروتونات “موجبة الشحنة” ونيوترونات “متعادلة الشحنة”، ويدور حولها إلكترونات “سالبة الشحنة”).

9- حالات المادة

هناك أربع حالات أساسية للمادة وهي:

• الحالة الصلبة (Solid)
• الحالة السائلة (Liquid)
• الحالة الغازية (Gas)
• البلازما (Plasma)

هناك حالات أخرى للمادة لكنها ليست شائعة ولكن تتواجد فقط في ظروف معملية خاصة مثل تكاثف بوز أينشتين (Bose–Einstein condensates)

10- الروابط الكيميائية

هناك نوعان أساسيان للروابط الكيميائية وهما (الرابطة الأيونية وتتم بين ذرتين إحداهما مانحة للإلكترونات والأخرى فاقدة للإلكترونات؛ والرابطة التساهمية وهي تتم بين ذرتين يتشاركان في إلكترونات التكافؤ).

ما هي أفضل كتب الكيمياء للمبتدئين ؟

1- Chemistry for Dummies
2- The Periodic Table: A Very Short Introduction 
3- Chemistry: The Central Science
4- Chemistry: Concepts and Problems: A Self-Teaching Guide

ما هي فروع علم الكيمياء ؟

هناك العديد من العلوم الفرعية التي تندرج تحت علم الكيمياء ولكنها تهم المتخصصين في هذا المجال بالدرجة الأولى ومنها على سبيل المثال:

• كيمياء البوليمرات (Polymer Chemistry)
• كيمياء البترول (Petroleum Chemistry)
• الكيمياء البيئية (Environmental Chemistry)
• الكيمياء التطبيقية (Applied Chemistry)
• كيمياء الكم (Quantum Chemistry)
• الكيمياء الإشعاعية (Radiation chemistry)
• الكيمياء التناسقية (Coordination Chemistry)
• الكيمياء الصيدلانية (Pharmaceutical Chemistry)
• الكيمياء التخليقية (Synthetic Chemistry)
• الكيمياء الضوئية (Photochemistry)
• كيمياء الصبغات (Dyes Chemistry)
• الكيمياء الصناعية (Industrial Chemistry)
• الكيمياء الخضراء (Green Chemistry)
• كيمياء التآكل (Corrosion Chemistry)
• كيمياء السطوح والحفز (Surface Chemistry & Catalysis)
• الكيمياء الفراغية (Stereochemistry)
• الكيمياء الفلكية (Astrochemistry)
• الكيمياء التجميعية أو العنقودية (Cluster Chemistry)
• كيمياء الأغذية (Food chemistry)
• الكيمياء الطبية (Medicinal Chemistry)
• كيمياء النانو (Nanochemistry)
• كيمياء الحالة الصلبة (Solid State Chemistry)
• الكيمياء الطبية الشرعية (Forensic Chemistry)
• الكيمياء الحيوية الغير عضوية (Bioinorganic Chemistry)
  

ما هي أصعب فروع علم الكيمياء ؟!

قد يختلف مفهوم الصعوبة من شخص لآخر والأمر في الحقيقة نسبي بحت! ولكن بصفة عامة فهناك بعض التخصصات في علم الكيمياء والتي تتطلب مجهود ذهني زائد أو دراسة مواد وعلوم أخرى لفهمها واستيعابها بشكل جيد؛ وقد يتعثر العديد من الطلاب أثناء دراسة هذه التخصصات وهي:

• كيمياء الكم (Quantum Chemistry)
  السبب في صعوبة هذا الفرع هو ارتباطه الشديد بميكانيكا الكم (Quantum Mechanics) وهي إحدى أعقد وأصعب النظريات في الفيزياء إن لم تكن الأكثر صعوبة!
   
  
• الكيمياء الاصطناعية (Synthesis Chemistry)
  يتناول هذا المجال تكسير المركبات الكيميائية المعقدة وإعادة تحضيرها معملياً مرة أخرى وهذا يتطلب إلمام بكافة فروع الكيمياء الأخرى بالإضافة إلى ذكاء وخبرة من الكيميائي لتحضير المركب وفقاً للمكونات والمواد المُتاحة له!

بعض النصائح في تعلم اساسيات الكيمياء

•  اهتم بالرياضيات

أثناء دراستك في مبادئ و أساسيات الكيمياء سوف تقابلك العديد من الصيغ والمعادلات والتي سوف تحتاج منك خلفية جيدة في مجال الرياضيات، ينبغي عليك مراجعة بعض مبادئ علم الجبر بما يشمل اللوغاريتمات وحل المعادلات التربيعية

• تعرّف على الجدول الدوري بشكل جيد

تحدثنا سابقاً عن الجدول الدوري باعتباره أحد الأعمدة الأساسية في علم الكيمياء؛ ينبغي عليك معرفة وفهم أشهر العناصر به ومعرفة التقسيمات المختلفة لها سواء (فلزات، لافلزات، أشباه فلزات، عناصر خاملة، عناصر مشعة، إلخ ..)

• رّكز على اساسيات الكيمياء

هل واجهت صعوبة في فهم بعض الموضوعات الكيميائية
رجاء أخبرنا بها عبر التعليقات

• المصادر والمراجع: 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 7 – 8 –
• آخر تحديث: 15 أبريل 2019