Οι 5 κύριοι κλάδοι της χημείας για αρχάριους

Αν έχετε φτιάξει ποτέ ένα ηφαίστειο μαγειρικής σόδας, είστε ήδη εξοικειωμένοι με τα βασικά της χημείας. Η χημεία, στο σύνολό της, είναι ο κλάδος της επιστήμης που ασχολείται με το από τι αποτελούνται τα πράγματα και πώς αλληλεπιδρούν και συνδυάζονται. Μπορούμε να το χωρίσουμε σε μια ποικιλία διαφορετικών κατηγοριών που όλες εστιάζουν σε συγκεκριμένα αντικείμενα. Ας ρίξουμε μια ματιά στους πέντε κύριους κλάδους της χημείας.

Οργανική χημεία

Κάθε ζωντανό ον στον πλανήτη μας βασίζεται στον άνθρακα. Έχετε άτομα άνθρακα σε κάθε κύτταρο του σώματός σας, όπως και κάθε άλλο φυτό ή ζώο στη Γη. Οι οργανικοί χημικοί μελετούν αυτές τις ενώσεις άνθρακα, συμπεριλαμβανομένων των υδρογονανθράκων που περιέχουν υδρογόνο, και διαφορετικών μιγμάτων που περιλαμβάνουν τα πάντα, από άζωτο και οξυγόνο μέχρι φώσφορο, πυρίτιο και θείο. Αρχικά, αυτός ο κλάδος της χημείας περιελάμβανε αυστηρά τη μελέτη των ζωντανών οργανισμών. Ωστόσο, καθώς η τεχνολογία έχει προχωρήσει, έχει επεκταθεί για να συμπεριλάβει ανόργανα με βάση τους υδρογονάνθρακες, όπως τα πλαστικά.

Η οργανική χημεία κάνει την εμφάνισή της σε σχεδόν κάθε κλάδο, από τα φαρμακευτικά προϊόντα μέχρι τις δημιουργίες βαφών και απορρυπαντικών. Ορισμένα υλικά υψηλής τεχνολογίας έχουν τουλάχιστον μία οργανική ένωση στο μακιγιάζ τους. Οι χημικοί που μελετούν αυτόν τον κλάδο της χημείας περνούν τη σταδιοδρομία τους δημιουργώντας νέες ενώσεις και ανακαλύπτοντας νέους τρόπους για να βελτιώσουν τις παλιές.

Μπορεί να μην έχετε ακούσει για τον Carl Djerassi, αλλά είναι ένας από τους πιο διάσημους οργανικούς χημικούς όλων των εποχών. Ο Djerassi, που ονομάζεται «πατέρας του χαπιού», ήταν ο πρώτος που συνέθεσε την προγεσταγόνο νορεθινδρόνη. Αυτό εξακολουθεί να είναι ένα συστατικό των σύγχρονων αντισυλληπτικών χαπιών. Δημοσίευσε περισσότερες από 1.200 εργασίες μέχρι τον θάνατό του το 2015, και πολλοί εξακολουθούν να τον θεωρούν έναν από τους πιο σημαντικούς οργανικούς χημικούς όλων των εποχών.

Ανόργανη Χημεία

Εάν η οργανική χημεία καλύπτει αντιδράσεις όπου υπάρχουν άτομα άνθρακα, η ανόργανη χημεία καλύπτει όλα τα άλλα. Αυτοί οι δύο κλάδοι της χημείας τείνουν να αλληλεπικαλύπτονται, αλλά το κεφάλαιο των ανόργανων είναι τόσο ευρύ που κάποια επικάλυψη ήταν αναπόφευκτη. Αυτό το ηφαίστειο μαγειρικής σόδας που αναφέραμε προηγουμένως είναι ένα παράδειγμα αντίδρασης ανόργανης χημείας.

Η ανόργανη χημεία καλύπτει τον κόσμο και σχεδόν κάθε βιομηχανία σε αυτήν. Μερικοί κλάδοι, όπως η βιοοργανική χημεία, φαίνονται ακόμη ότι θα ήταν μέρος της κουβέρτας της οργανικής χημείας. Ωστόσο, αντί να μελετά αμινοξέα και άλλα οργανικά σωματίδια απαραίτητα για τη ζωή, αυτός ο κλάδος μελετά τα ανόργανα μόρια που χρειαζόμαστε για να επιβιώσουμε, όπως βιταμίνες και μέταλλα.

Ο William Lipscomb είναι ένας από τους πιο διάσημους ανόργανους χημικούς στην ανθρώπινη ιστορία. Η μελέτη του για τα βοράνια, ή τα υδρίδια του στοιχείου βόριο, του χάρισε το βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1976. Η εργασία του στους χημικούς δεσμούς άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε τους ανόργανους χημικούς δεσμούς. Ήταν επίσης ο πρώτος που χρησιμοποίησε τεχνικές ακτίνων Χ για να μελετήσει τη δομή των μορίων του βορίου στα οποία πειραματιζόταν.

Φυσική χημεία

Η φυσική χημεία, όπως υποδηλώνει το όνομά της, συνδυάζει πτυχές της φυσικής και της χημείας για να μελετήσει τις ιδιότητες των μορίων. Κατανοώντας τα χαρακτηριστικά κάθε στοιχείου, οι φυσικοχημικοί έχουν καλύτερη ιδέα για το πώς αυτά τα στοιχεία συνδυάζονται και αντιδρούν μεταξύ τους.

Όπως συμβαίνει με την οργανική και την ανόργανη χημεία, μπορούμε να αναλύσουμε τη φυσική χημεία σε μια ποικιλία διαφορετικών κλάδων. Η φωτοχημεία μελετά την επίδραση του φωτός ή των φωτονίων σε μια χημική αντίδραση. Η Ηλεκτροχημεία μελετά πώς τα άτομα αλλάζουν και αναμειγνύονται σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Υπάρχει ακόμη και χημική κινητική, η οποία διερευνά ένα πράγμα - πόσο γρήγορα συμβαίνουν οι χημικές αντιδράσεις.

Αν έχετε ακούσει ποτέ για ένα κλουβί Faraday, που χρησιμοποιείται για να μπλοκάρει ηλεκτρομαγνητικά σήματα, έχετε ήδη μια παροδική εξοικείωση με τον πιο γνωστό φυσικοχημικό όλων των εποχών. Ο Michael Faraday, γεννημένος το 1791, πέρασε τη ζωή του μελετώντας την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και άλλες χρήσεις του ηλεκτρισμού. Τι το κάνει αυτό τόσο συναρπαστικό; Πέρασαν περισσότερα από 100 χρόνια μέχρι να γίνει κοινό σε σπίτια και επιχειρήσεις!

Αναλυτική Χημεία

Ποιον καλείτε όταν έχετε πρόβλημα με τη χημική σας αντίδραση; Η απάντηση είναι ένας αναλυτικός χημικός. Αυτοί οι επιστήμονες που λύνουν προβλήματα περνούν τις μέρες τους χρησιμοποιώντας χημεία, καθώς και υπολογιστές και στατιστικά στοιχεία για να καταλάβουν γιατί κάτι πήγε στραβά και πώς να το διορθώσουν. Θα τα βρείτε συχνά σε θέσεις εργασίας που σχετίζονται με υπηρεσίες σε σχεδόν κάθε κλάδο και σε κυβερνητικές και ακαδημαϊκές θέσεις.

Ενώ η αυτοματοποίηση έχει μειώσει μέρος της ζήτησης για αναλυτικούς χημικούς, υπάρχουν ορισμένα πράγματα που οι υπολογιστές και τα ρομπότ δεν μπορούν να κάνουν. Ένας αναλυτικός χημικός μπορεί να ειδικεύεται σε έναν κλάδο ή μπορεί να αναπτυχθεί, χρησιμοποιώντας τις δεξιότητές του σε πολλούς τομείς.

Η αναλυτική χημεία είναι ένας σχετικά νέος τομέας, που καθιστά δύσκολη την επιλογή μόνο ενός διάσημου αναλυτικού επιστήμονα. Αυτός που μας εμφανίστηκε είναι ο καθηγητής Jonathan Sweedler, ένας αναλυτικός χημικός στο Πανεπιστήμιο του Ιλινόις που ειδικεύεται στην αναλυτική νευροχημεία — μελετώντας τις χημικές ουσίες του εγκεφάλου και πώς αυτές επηρεάζουν το σώμα. Θα είναι ενδιαφέρον να δούμε τι μας παρουσιάζει αυτό το πεδίο στο μέλλον.

Βιοχημεία

Εάν η βιολογία είναι εγγενώς οργανική, τι θα μπορούσε να είναι η βιοχημεία; Αντί να μελετούν τους δεσμούς υδρογόνου-άνθρακα, οι βιοχημικοί εξετάζουν τις βιολογικές διεργασίες σε κυτταρικό επίπεδο για να καταλάβουν τι μας κάνει να κολλάμε. Αυτός ο κλάδος της χημείας επικαλύπτεται με τις βιοεπιστήμες. Ωστόσο, αντί να μελετά τον ζωντανό οργανισμό ως σύνολο, εστιάζει στα άτομα και τα μόρια που αποτελούν ολόκληρο το σώμα.

Αυτός ο συγκεκριμένος κλάδος της χημείας μπορεί να φαίνεται ότι εστιάζει αποκλειστικά στην ανθρώπινη βιολογία, αλλά μπορεί να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την κατανόηση των βιολογικών διεργασιών των ζώων και των φυτών επίσης. Μερικές φορές, οι επιστήμονες θα βρουν κάτι στη χλωρίδα ή την πανίδα που μπορεί να επηρεάσει την ανθρώπινη υγεία είτε θετικά είτε αρνητικά.

Ένας από τους πιο αγαπημένους συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας, ο Isaac Asimov, ήταν επίσης βιοχημικός. Εργάστηκε ως καθηγητής βιοχημείας στην Ιατρική Σχολή της Βοστώνης από το 1955 έως τη δεκαετία του 1970.

Περισσότεροι κλάδοι της Χημείας

Η Χημεία, όπως και οι περισσότεροι επιστημονικοί κλάδοι, είναι ευρεία και ποικίλη. Αυτά είναι μόνο πέντε από τα πολλά υποκαταστήματα. Είναι δυνατό να αναλυθεί καθένα από αυτά σε πιο συγκεκριμένους τομείς σπουδών. Εάν έχετε αναρωτηθεί ποτέ τι μας κάνει να τσιμπολογάμε ή τι κάνει τη μαγειρική σόδα και το ξύδι να μετατρέπονται σε ψευδοηφαιστειακή έκρηξη, η χημεία μπορεί να είναι το πεδίο για εσάς.