5 ענפי הכימיה (ומה כל אחד לומד)

עד כמה המגוון הביולוגי הארצי מפתיע, בסופו של דבר כל היצורים החיים נחתכים מאותו דפוס ביולוגי. חומר חי מורכב מ- 25-30 יסודות כימיים, אך 96% ממסת רוב התאים מורכבת משישה מהם בלבד: פחמן (C), מימן (H), חמצן (O), חנקן (N), גופרית (S) וזרחן (P).

יתר על כן, הקוד הגנטי הוא אוניברסלי ובלתי משתנה לכולם. כרומוזום מכיל במבנהו סדרה של גנים, אשר בתורם מורכבים משרשראות DNA בסידור סליל כפול המציגים סדרה של נוקליאוטידים מסודרים. נוקליאוטידים אלה "מועתקים" בצורה של RNA שליח (תעתיק) והשרשרת עוברת לריבוזומים, שם מתורגמים ההוראות בהרכבת חלבון. כל "ביטוי" או קודון של נוקלאוטיד הוא קבוע ובלתי משתנה, או מה זהה, קודון מקודד תמיד עבור חומצת אמינו.

כל המידע הזה שמסרנו לך איננו אנקדוטלי, שכן ידע זה הושג בזכות חקר היצורים החיים והסביבה מנקודת מבט מבנית. מהרכב האווירה לקונפורמציה של ה- DNA, כל מה שסביבנו כימי ברמה החומרית. מתוך מחשבה על רעיונות מעניינים אלה, היום אנו מראים לכם את 5 ענפי הכימיה ואת השירותים החשובים ביותר שלהם.

• אנו ממליצים לך לקרוא: "52 הנשים שזכו בפרס נובל"

מהי כימיה ולאילו תחומים היא מחולקת?

כימיה היא ענף המדע החוקר את מבנה, הרכב ותכונות החומר, בנוסף לווריאציות שהוא חווה

במהלך תגובות כימיות והחלפת אנרגיה בשלבי הביניים. מנקודת מבט תועלתנית יותר, ניתן להגדיר משמעת זו כמערכת הידע על הכנתו, תכונותיו והתמורותיו של גוף.

בכל מקרה, כימיה אינה רק תיאור היסודות הכימיים השונים ונוכחותם, קונפורמציה בתקשורת אורגנית ואורגנית ושינויי מצבם. העובדה הפשוטה של ​​בליעת מזון, חילוף חומרים והפרשתו היא כבר כימית, שכן שינויים מתמידים מתרחשים בגוף והמוצר הסופי מדווח (או צורך) אנרגיה. במילים אחרות, הכל כימיה, וללא כימיה אי אפשר להסביר את החיים. לאחר מכן אנו מראים לכם את 5 ענפי הדיסציפלינה הכללית הזו.

1. כימיה אנאורגנית

כימיה אנאורגנית היא ענף הכימיה ש מתמקד בתחום המחקר שלו בהיווצרות, סיווג, הרכב ותגובות המולידים תרכובות אנאורגניות. מכיוון שפחמן הוא הנציג הקלאסי של החומר החי ברחבי העולם, תרכובות אנאורגניים יהיו אלה שבהם הפחמן אינו שולט (או שאין בהם קשרים) פחמן מימן).

ענף כימיה זה אחראי על המחקר המקיף של כל יסודות הטבלה המחזורית ותרכובותיהם, למעט פחמימנים ורוב הנגזרות שלהם. בכל מקרה, הגבולות בין אורגניים לאורגניים אורגניים לעיתים מטושטשים, וחילוקים כמו כימיה אורגנו-מתכתית (בין לבין) הם דוגמה מובהקת לכך. המאפיינים של היונים והאינטראקציה שלהם ותגובות מסוג החמצון הם שדות התחום הביוכימי.

למרות זאת, כימיה אנאורגנית היא בעלת חשיבות חיונית לחברה, שכן 8 מתוך עשרת התעשיות הכימיות המובילות לפי טונות הן אורגניות. מאז בניית מוליכים למחצה ועד סינתזת חומרים ותרופות, הכימיה האורגנית הייתה אחד המנועים שהניעו בני אדם לחברה של ימינו.

2. כימיה אורגנית

מצידה, הכימיה האורגנית היא מה חוקרת את טיבם ותגובותיהם של מולקולות המכילות פחמן היוצרות קשרים קוולנטייםפחמן, מימן (C-H), פחמן-פחמן (C-C) והטרו-אטומים אחרים (כל אטום למעט פחמן ומימן שהוא או היה פעם רקמה חיה). למרות שפחמן מייצג רק 18% מכלל גוף האדם בשל כמויות המים הגבוהות, ניתן לומר כי יסוד זה הוא בסיס החיים.

במסגרת ענף מחקר זה, תשומת לב מיוחדת מוקדשת למבנה, הניתוח והמחקר התועלתני של חומרים. כגון פחמימות, שומנים וחלבונים, המהווים את עיקר התזונה שלנו (חומרים מזינים) ושלנו קִיוּם. ללא כימיה אורגנית, לא ניתן היה לתאר DNA או RNA, חומצות גרעין. אחראי על תורשה באמצעות העברה גנטית וסינתזת חלבונים בסביבה נייד.

3. בִּיוֹכִימִיָה

ביוכימיה עשויה להידמות לכימיה אורגנית בהתחלה, אך יש לה כמה הבדלים. בעוד שכימיה אורגנית אחראית לתיאור תרכובות עשירות בפחמן הנחוצות לחיים, ביוכימיה מקשרת אותם במכלול מערכות פונקציונליות המרכיבות יצור חי. במילים אחרות, מעבר לגיבוש פחמימות (CH2O) n, ענף זה אחראי על גילוי התהליכים מטבוליטים מטבוליים, ביניים וריקודי אנרגיה המתרחשים כאשר תרכובת זו נכנסת ל אורגניזם.

דיסציפלינה ביולוגית זו מבוססת על חקר ההרכב הכימי של יצורים חיים (ביו מולקולות), היחסים שנוצרים ביניהם. (אינטראקציות), התמורות שהם עוברים בתוך מערכת חיה (חילוף חומרים) והסדרת כל התהליכים הכרוכים בשינוי שלהם (מחקר פִיסִיוֹלוֹגִי). ביוכימיה מסתמכת על השיטה המדעית ולכן מוכיחה או מפריכה את השערותיה בעזרת ניסויים in vivo או in vitro.

4. כימיה אנליטית

לכימיה אנליטית יש גישה מעשית הרבה יותר, שכן הדאגה העיקרית שלה היא להפריד, לזהות ולכמת חומר, בדרך כלל למטרות תעשייה וייצור. זה כולל תהליכים כמו משקעים, מיצוי או זיקוק, בין היתר. בקנה מידה קטן יותר, טכניקות כגון ג'ל אלקטרופורזה agarose, כרומטוגרפיה או חלוקת זרימת שדה להפרדת חלבונים או קטעי DNA, בין היתר דברים.

במילים אחרות, זהו ענף המדע שמאפשר לנו החל מאפס לנתח חומר, המכונה "אנליטי". המטרה אינה לגבש את הניתוח או לתאר אותו ברמת היסוד (שכן הדבר נעשה על ידי דיסציפלינות אחרות), אלא תכונותיו, כגון pH, ספיגה או ריכוז. לכימיה האנליטית יש גישה איכותית (כמויות של מרכיבים כימיים פרטים הנמצאים בחומר) וכמותי (נוכחות-היעדר תרכובת ב- a) לְעַרְבֵּב).

5. כימיה תעשייתית

בסופו של דבר כימיה אורגנית, אנאורגנית ואנליטית מתכנסת באותה נקודה ברמה התועלתנית: כימיה תעשייתית. כל הידע המתקבל בכל אחד מהדיסציפלינות הנ"ל מיושם על מנגנוני הייצור, עם הרעיון המרכזי של למקסם את היעילות, למזער את אובדן האנרגיה, להגדיל שימוש חוזר בתרכובות ולהוזיל עלויות. בכל מקרה, תמיד צריך לזכור כי אמנת המוצרים הכימיים חייבת להתאים למקסימום מעבר ליעילות: לכבד את הסביבה.

כימיה תעשייתית נמצאת בכל מקום, שכן לפחות במדינות בעלות הכנסה גבוהה, ללא תעשייה אין חברה. עיצוב טקסטיל, קוסמטיקה וניחוחות, תרופות, ייצור מכוניות, טיפול במים, ייצור ויסות מזון ומשקאות הם תוצר ישיר של כימיה תַעֲשִׂיָתִי.

קורות חיים

כפי שאתה יכול לראות, כימיה היא בסיס החיים והחברהבלעדיה אין חילוף חומרים של פחמימות, אך גם המכונית שלוקחת אותנו לעבודה כל יום לא. התגובות בין החומרים מניחות שחרור או ספיגה של אנרגיה, וידיעת האינטראקציות בין היסודות, האדם הצליח להתעלות מעבר למגבלות שלו בִּיוֹלוֹגִי.

בקיצור, כל מה שאנחנו ומקיפים אותנו הוא כימיה, שכן היסודות נמצאים באינטראקציה ושינוי מתמידים. זו הסיבה שהדיסציפלינות האמורות כה חשובות: על ידי הכרת הסביבה המקיפה אותנו, אנו יכולים נצל את זה ונסה לשמור על עצמנו בצורה מאוזנת בהרמוניה עם הסביבה (לפחות ב תֵאוֹרִיָה).