شیمی چیست؟

انسان از دیرباز علاقه‌ی فراوانی در مطالعه‌ی اجزاء تشکیل دهنده‌ی ماده داشته است. شیمی شاخه ای از علوم تجربی است که بر ماده، اجزاء ماده و به وجود آمدن ماده جدید و تغییرات آن و مسائل پیرامون این را بررسی می کند. در گذشته انسان سعی داشت که با عملیاتی مناسب مس را به طلا تبدیل کند اما هرگز موفق نشد و دلیل این امر در شیمی نهفته است.

همواره تلاش انسان برای بیان ماهیت مواد و طریقه‌ی دگرگونی آن‌ها ناموفق بوده است. همچنین کیمیاگری نیز در این مورد ناتوان بوده است. به هرحال کیمیاگری به کمک انجام تحقیقات اولیه و ثبت نتیجه‌ها، پایه‌گذار شیمی مدرن عمیقی پیدا کرد.

دانش شیمی علم مطالعه و بررسی اتم‌های مواد، پیوندها و مولكول‌های آن هاست. شیمی می‌تواند خواص ماده، چگونگی تغییرات و شیوه‌ی تولید آن‌ها را از کوچک ترین جزء ماده یعنی همان هسته اتم گرفته و تا كهكشان‌ها بررسی كند. علم شیمی از اجسام و خواص و ساختمان آن ها و واكنش هایی كه آن ها را به اجسام دیگر تبدیل می نماید بحث  می كند. متخصصان علم شیمی با مطالعه و تحقیق و آزمایش، به ابداع و نوآوری پرداخته و یا فرآورده‌های شیمیایی را كنترل می‌كنند.

تاریخچه‌ی شیمی

در حقیقت نظریه‌ی اتمی بنیان علم شیمی را بنا نهاده است. در این نظریه تمام مواد از واحدهای بسیار کوچکی به نام اتم تشکیل شده‌اند. اصل بقای جرم یکی از اصول و قوانینی است که شیمی را به عنوان یک علم تأثیرگذار مطرح کرده است. این قانون بیان می‌کند که در طول انجام یک واکنش شیمیایی معمولی، مقدار ماده تغییر نمی‌کند. ( امروزه فیزیک مدرن ثابت کرده که در واقع این انرژی است که بدون تغییر می‌ماند و همچنین انرژی و جرم با یکدیگر رابطه دارند ).

این مطلب به طور ساده به این معنی است که اگر ده‌ هزار اتم داشته باشیم و مقدار زیادی واکنش شیمیایی انجام پذیرد، در پایان ما همچنان به طور دقیق ده‌ هزار اتم خواهیم داشت. اگر انرژی از دست رفته یا به ‌دست‌آمده را مد نظر قرار دهیم، مقدار جرم نیز تغییر نمی‌کند. شیمی کنش و واکنش میان اتم‌ها را به تنهایی یا در بیشتر موارد به ‌همراه دیگر اتم‌ها و به‌صورت یون یا مولکول(ترکیب) بررسی می‌کند. واژه شیمی خود داستان درازی دارد.

ریشه این نام در واژه کیمیاست. خاستگاه واژه کیمیا از زبان فارسی باستان است و در گذشته فرقی بین شیمی و کیمیاگری قائل نبودند. این امر تا زمانی بود که که رابرت بویل در سال 1661 در کتاب شیمی‌دان شکاک میان شیمی و کیمیا تفاوت قائل شد. پس از آن شیمی با ارائه قانون پایستگی جرم، به یک دانش تکامل‌یافته تبدیل شد. دغدغه‌ی‌ هر دو دانش کیمیا و شیمی شناخت طبیعت مواد و چگونگی دگرگونی آن‌ها بود، اما تنها شیمی ازشیوه‌های علمی قوی بهره‌مند شد.

اولین واکنش شیمیایی که انسان توانست آن را کنترل و مهار کند، واکنش سوختن و آتش بود. در آن زمان آتش حکم یک نیروی عرفانی را داشت که ماده‌ای را به یک ماده دیگر تبدیل می کرد در حالی که همراه با نور و گرما نیز بود. ذوب فلزات، تهیه‌ی آجر و کشف شیشه مواردی هستند که به آتش وابسته بودند. در ایران، مصر و یونان موارد سفالگری‌های با ارزش حاصل از ترکیب سیلیس و مواد مختلف دیده شده است.

در یونان باستان فیلسوفان تلاش می‌کردند تا بدانند چرا مواد مختلف خاصیت‌های متفاوت (رنگ، بو و غلظت) و حالت‌های متفاوت (جامد، مایع و گاز) دارند و با شیوه‌های متفاوت با یکدیگر واکنش می‌دهند. در آن زمان ارسطو از(عناصر چهارگانه) سخن گفت و اعتقاد داشت که جهان از چهار عنصر آب، هوا، خاک و آتش ساخته‌شده‌است. از این جهت یونانیان قرن پنجم كه همواره در صدد پی بردن به رموز و اسرار طبیعت بودند آب را كه مایه حیات سایر موجودات است، عنصری ساده می پنداشتند حال آنكه آب تركیبی از دو عنصر ساده اكسیژن و هیدروژن است.

کیمیا گری و شیمی

از دیرباز انسان ها بسیار مشتاق بودند که بتوانند فلزهایی ارزان و کم ارزش را به فلزی گران بها همچون طلا تبدیل کنند. به اعتقاد آنان سنگ فلاسفه ماده‌ای بود که می‌توانست چنین کاری را انجام دهد. این موضوع سبب شد که علمی به نام کیمیا پدید آید. در کیمیا تنها بحث تبدیل فلزهای ارزان به فلزهای گران بها نبود. آن زمان این امید وجود داشت که کیمیا بتواند کمکی کند تا دارویی ساخته‌شود که منجر به بهبودی مردم شود.

مردم امیدوار بودند که کیمیاگران بتوانند ماده‌ای به نام آب حیات یا اکسیر زندگیبه وجود بیاورند تا به کمک آن مرگ انسان‌ها را به تأخیر بیندازند اما هرگز سنگ جادو و آب حیات به وجود نیامد. در قرن هشتم میلادی جابر بن حیان که از شاگردان امام ششم شیعیان بود تحولی در علم شیمی به وجود آورد و توانست اسیدها و بازها را تفکیک کند و او را پدر علم شیمی نامیده‌اند. دانشمندان دیگر نیز همچون ابن سینا نظریه‌های کیمیا از جمله داستان سنگ فلاسفه را رد کردند.

شیمی و زندگی

شیمی علمی است که 115 عنصر طبیعت را همراه نام خود دارد و بدون عناصر حیات مفهومی نخواهد داشت. شیمی همواره در زندگی انسان دخالت كامل داشته و به اندازه‌ای كه تمدن كنونی بیشتر شود دخالت آن در قسمت‌های مختلف زندگی نیز زیادتر خواهد شد. ما در دنیایی زندگی می كنیم كه پر از مواد شیمیایی گوناگون است.

بعضی از این مواد مانند آب كاملاً برایمان آشنا است اما بسیاری مواد دیگر وجود دارند كه چندان آشنا نیستند. به عنوان مثال چرخه‌ی آب در طبیعت یک فعالیت کاملا شیمیایی است. واقعیت آن است كه ما از هر لحاظ با مواد شیمیایی روبرو هستیم. لباسی كه می پوشیم، غذایی كه مصرف می كنیم، كاغذی كه مطالب را روی آن می خوانیم همگی مواد شیمیایی به شمار می روند.

دانش شیمی به عنوان یكی از علوم پایه، زیربنای علوم مختلفی همچون بیولوژی، بیوتكنولوژی، پزشكی، دندان پزشكی، داروسازی و رشته‌های متعدد مهندسی است. دیگر کاربرد آن صنایع شیمیایی است. صنایع شیمیایی عبارت است از صنایعی كه در آن ها واكنش شیمیایی انجام می‌گیرد یعنی اقسام مواد اولیه تبدیل به محصولات جدید می‌گردد كه خواص این محصولات تا حدودی با مواد اولیه متفاوت است.

شیمی از یک سو با زیست شناسی، فیزیک و زمین شناسی و از سوی دیگر با سایر حوزه های مختلف مانند پزشکی، دارو یا صنایع گوناگون همچون نفت، پتروشیمی، صنایع معدنی و شیمیایی ارتباط تنگاتنگی دارد، به همین دلیل در اغلب رشته های تحصیلی صنایع مختلف، گرایش علم شیمی وجود دارد.

علاوه بر این ها می تواند در صنایع پزشکی و دارویی نیز کاربرد داشته باشد، به عنوان مثال امروزه از آلیاژها و ترکیبات شیمیایی در دندانپزشکی برای پر کردن دندان استفاده می شود. در فرآوری مواد معدنی شیمی مهم ترین نقش را ایفا می کند تا بتوانیم فلز مورد نظر را از داخل کانی‌های موجود در سنگ استخراج کنیم.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان

تنظیم: مریم فروزان کیا