كيمياء هى في الأصل حدثة إغريقية تعنى الفهم الذى يفهم المادة وتفاعلاتها وعلاقاتها بالطاقة. ونظرا لتعدد وإختلاف حالات المادة, والتى عادة ما تكون في شكل ذرات, فإن الكيميائين غالبا ما يقوموا بدراسة كيفية تفاعل الذرات لتكوين الجزيئات وكيفية تفاعل الجزيئات مع بعضها البعض.

والكيمياء هوفهم يفهم العناصر الكيميائية والمواد الكيميائية (الهجريب والخواص والبناء) والتحولات المتبادلة فيما بينها (التفاعلات الكيميائية).

مقدمة تاريخية

حاول الإنسان عبر العصور حتى يبحث في طبيعة العالم الذي حوله، وذلك بدافع غريزة حب الفهم،ومن خلال ذلك، تم الكثير من الاكتشافات المهمة التي ساعدت على تطوير العلوم والتكنولوجيا ومن ضمنها فهم الكيمياء وهوفهم يعنى بطبيعة المادة ومكوناتها، وكذلك بكيفية تفاعل المواد المتنوعة مع بعضها بعضاً، وعلى هذا تكون وظيفة العالم الكيميائي الأساسية هي فهم أكبر قدر ممكن من المعلومات عن طبيعة المادة التي أوجدها الله في هذا الكون.

بدايات فهم الكيمياء.تعود بدايات فهم الكيمياء إلى زمن موغل في القدم،فلقد أختلف في مكان نشأته، قيل حتى بداياته كانت في القرن الثالث قبل الميلاد، كما حتى الحضارات القديمة التي سادة كلاً من الصين والهند كانت تعتبر المعالجة الكيميائية(تغيير المواد بالسوائل الكيميائية) من بين ما يتقنونه مهارة وحذقاً وأن هذه الفهم والبراعة انتشرتا غربا إلى إمبراطوريتي فارس ومصر القديمة حيث كان دبغ الجلود وصناعة الأصباغ ومستحضرات التجميل من بين الفنون التي مارسها المصريون،وتعتبر الإسكندرية المركز الأول للكيمياء القديمة حيث تأثرت بفلسفة الإغريق بعد قيام الإسكندر الأكبر بفتح مصر (322ق.م)،حيث جذب إليها الكثير من الإغريق فارتبطت مهارة المصريين مع نظريات الإغريق مما أدى إلى ظهور أولئك الذين يمارسون الكيمياء، ونسب إليها أنها موطن البحث لهذا الفهم الذي يحيل المعادن العادية إلى معادن ثمينة ويعيد الشباب إلى الإنسان، وتزامن مع ظهور الكيمياء القديمة ظهور التنجيم واختلط بها السحر كما سيطرة الرمزية على هذه الكيمياء في العصور الوسطى وأغرقها الغموض.

مساهمة العرب في تطوير الكيمياء.عندما فتح العرب مصر سنة(642م) لا ريب حتى أولئك الفاتحين أسهموا بقدرٍ موفور في تطوير الكيمياء، حيث يعتبرون أول من اشتغل بالكيمياء كفهم له قواعده وقوانينه، وذلك منذ القرن الثاني الهجري، وطبقوا إنتاجهم في الصيدلية بصفة خاصة . وما زال الإلتحام بين شتى المفاهيم لعلوم الكيمياء القديمة ينم عن اللفظ العربي نفسه مثل ( ألـ وخيمياء) وهوالشكل الإغريقي الذي يطلق على مصر. كذلك أصل حدثة كحول وهوعربي بمعنى غول وغرّبت هذه الحدثة أوغيرت على اللغة الغربية بهذه الصفة. نطق الله تعالي في سورة الصافات الآية(47): ( لا فيها غول ولا هم عنها ينزفون). واستمرت أصول الكيمياء العربية مرجعاً للغرب إبان القرون الوسطى وانتقلت ترجمات أعمالهم إلى أوروبا في القرن الثاني عشر الميلادي والتي اشتهرت بعد حتى وصل الفتح العربي إلى الأندلس سنة(711م) يحمل معه المعارف العربية. وفي الجامعات العربية ببرشلونة وطليطلة تفهم طالبوا الفهم من جميع أنحاء أوروبا فن الكيمياء.

الكيمياء الحديثة. يرجع تاريخ الكيمياء الحديثة إلى القرن السابع عشر الميلادي بأبحاث (بويل) الذي قسم الأجسام إلى مواد أولية( عناصر ومركبات ومخاليط) وتلت أبحاث (بلاك، ولافوازيية)عن الاحتراق والتأكسد ثم(برتلي) الذي اكتشف الأكسجين في الهواء ، ثم(كافندش) الذي اكتشف تكوين الماء ثم (دالتون) الذي وضع النظرية الذرية عن تكون المادة وتعرّف الكيمياء الحديثة بأنها:- فهم طبيعي في تكوين المادة والتغييرات التي تحدث فيها تحت تغييرات مختلفة تفقد الجسم مظهره الخاص وصفاته التي يتميز بها، إذ تتبدل مادته بأخرى ذات خواص وصفات جديدة وتوصف مظاهر المواد وسلوكها بالخواص الكيميائية، أي تعرّف بذلك وتبين تلك الخواص الكيميائية إبان التفاعلات بالمعادلات.

تاريخ الكيمياء

اختلف مؤرخوالفهم حول أصل حدثة كيمياء. فمنهم من ردها إلى العمل اليوناني chio الذي يفيد السبك والصهر، ومنهم من أعادها إلى حدثتي chem ، kmt المصريتين ومعناهما الارض السوداء، ومنهم من يرى أنها مشتقة من حدثة كمى العربية أي ستر وخفى.

ويعرّف ابن خلدون الكيمياء بأنها (فهم ينظر في المادة التي يتم بها كون المضى والفضة بالصناعة)، ويشرح العمل الذي يوصل إلى ذلك. لقد تأثرت الكيمياء العربية بالخيمياء اليونانية والسريانية وخاصة بخط دوسيوس وبلنياس الطولوني الذي وضع كتاب (سر الخليقة). غير حتى علوم اليونان والسريان في هذا المجال لم تكن ذات قيمة لأنهم اكتفوا بالفرضيات والتحليلات الفكرية. وتلجأ الخيمياء إلى الرؤية الوجدانية في تعليل الظواهر، وتستخدم فكرة الخوارق في التفسير، وترتبط بالسحر وبما يسمى بفهم الصنعة، وتسعى إلى تحقيق هدفين هما:

أ – تحويل المعادن الخسيسة كالحديد والنحاس والرصاص إلى معادن شريفة كالمضى والفضة عن طريق التوصل إلى حجر الفلاسفة. ب – تحضير أكسير الحياة، وهودواء يراد منه علاج جميع ما يصيب الإنسان من آفات وأمراض، ويعمل على إطالة الحياة والخلود. وهذان الهدفان سـنناقشـهم في هذا البحث من وجهة نظر وعمل أبي الكيمياء العالم العربي جابر بن حيان.

أصل الحدثة

فى الفرنسية القديمة : الكيمي ، في العربية الكيمياء : وهى فن التحويلات . راجع الكيمي .

تسمية

التسمية ترجع إلى النظام المتبع لتسمية المركبات الكيميائية. يوجد نظام معين لتسمية المواد الكيميائية. المركبات العضوية يتم تسميتها طبقا لنظام تسمية المركبات الكيميائية. المركبات الغير عضوية يتم تسميتها طبقا لنظام تسمية المركبات الغير عضوية. ويسمى ذلك IUPAC.

الذرة

نموذج مداري ذرة من نوع "1s" في حالة العدد الكمومي للزخم الدوراني يصبح ${\displaystyle l=0,m_{l =0$ ، وما يـُبـْرَز في الصورة هي الكثافة الاِحتمالية ${\displaystyle |\Psi ({\vec {r )|^{2$ لأماكن ممكنة لإلكترونات ذاك الذرة.

ظل هجريب الذرة يشغل الفهماء لفترة طويلة من الزمن ، وكانت أفكارهم عن هجريب المادة في البداية مبنية على أساس نظري ، من هؤلاء الفهماء العالم دالتون ، الذي إفترض حتى المادة تتكون من جسيمات صغيرة غير قابلة للإنقسام تدعى ذرات ، وأن هذه الذرات تنفصل وتتحد بعضها مع بعض لتشكيل مواد جديدة وفق لقوانين خاصة .

الذرة: هى لا تكون أصغر كائن بشكل مطلق في الطبيعة (لأن الجسيمات الأولية (elementary particles) عموماً تكون أصغر منها) ولكنها أصغر كائن على مستوى العناصر الكيميائية ؛ وفي الطبيعة نادراً توجد الذرة في حالة انفراد وهي مستقرة (إلا إذا كانت من العناصر التي تؤدّي بقاعدة الثمانية (octett rule) على أساس مبدأ باولي (Pauli principle) ، لان ذلك النوع من العناصر هي مستقرة مبدئياً ولكن لم توجد عدد كبير من هذا النوع في الطبيعة) والذرة تتمثل في حالة انفراد خواص العنصر ؛ وفي حالات عدم الاستقرار هي تـُمـِـيل إلى حتى تدخل في تفاعلات كيميائية مع عناصر أخرى.

نماذج مدارية ذرة من نوع "d" في حالة العدد الكمومي للزخم الدوراني يصبح ${\displaystyle l=2$ ، وما يـُبـْرَز في الصورة هي الكثافة الاِحتمالية ${\displaystyle |\Psi ({\vec {r )|^{2$ لأماكن ممكنة لإلكترونات ذاك الذرة.

الذرة هى مجموعة من الأجسام المتناهية الدقة. هذه الأجسام تتكون من نواة موجبة الشحنة وغالبا ما تحتوى على البروتونات والنيترونات, كما يوجد أيضا عدد من الإلكترونات التى تعادل الشحنة الموجبة في النواة. وتدور الالكترونات في مستويات مختلفة تعهد بمستويات الطاقة، حيث يحمل المستوى الأول الكترونين فقط ويحمل المستوى الثاني ثماني الكترونات. أما المستوى الثالث فهويحمل 18 إلكترونا. ولكل مستوى طاقة مستويات فرعية يرمز لها بالرموز s ،p, d, f . وغالباُ ما تكون الذرات متعادلة كهربياً لأن عدد الإلكترونات السالبة يساوي عدد البروتونات الموجبة، ويمكن للذرة حتى تتحول إلى أيون موجب عندما تفقد الكترونا أوأكثر عن التفاعل الكيميائي كما يمكن حتى تتحول إلى أيون سالب عندما تكتسب ألكترونا أوأكثر وذلك بحسب قيمة الشحنة التى تفقدها أوتكتسبها.

العنصر هوفئة من الذرات التى لها نفس عدد البروتونات في النواة. ويسمى هذا العدد بالعدد الذرى للعنصر. فمثلا, جميع الذرات التى لهاستة بروتونات في النواة هى ذرات لعنصر كيميائي يسمى الكربون, كما حتى جميع الذرات التى لها 92 بروتون في النواة هى ذرات عنصر اليورانيوم.

أفضل توزيع وشكل للعناصر بصفة عامة في الجدول الدوري, والذى يتم وضه العناصر ذات الصفات الكيميائية المتشابهه في نفس المجموعة. كما يتم وصف العنصر بإسمه, ورمزه, وعدده الذري.

ونظرا لأن عدد البوتونات في النواة يحدد عدد الإلكترونات المحيطة بالنواة وكذلك خواصها, ونظرا لأن الإلكترونات هى التى تكون ظاهرة من العنصر للعالم الخارجى حيث أنها تقع خارج النواة فإنها تتحكم في التفاعلات, والتحولات الكيميائية التى يمكن حدوثها للعنصر. كما حتى عدد النيوترونات الموجودة في النواة قد تغير من حالة العنصر كما لوأنه عنصر أخر.

المركبات

المركبات الكيميائية

المركب الكيميائي هومادة تتكون من نسبة معينة من العناصر والتى تحدد هجريب والمجموعة التى يقع فيها هذا المركب والتى تحدد بالتالى خواص هذا المركب. فمثلا, الماء هومركب يحتوى على الهيدروجين والأكسجين بنسبة 2 إلى 1. تتكون المركبات وتتحول عن طريق التفاعلات الكيميائية.

الجزيئات

الجزيء هوأصغر جزء نقي من المركب والذى له خواص كيميائية محدده. ويتكون الجزيئ من ذرات أوأكثر متحدة مع بعض.

الشوارد (الأيونات)

الشاردة هومركي مشحون, أوهوذرة أوجزيئ إكتسب أوفقد إكترون أوأكثر. الأيونات الموجبة الشحنة تسمى شرجبة (كاتيونات) مثل كاتيون الصوديوم NaNa⁺ والأيونات السالبة الشحنة تسمى شرسبة (أنيون) مثل شرسبة (أنيون) الكلور Cl^-, واللذان عن إتحادهماقد يكونا الملح المتعادل كلوريد الصوديوم(NaCl). ومثل للأيونات ذات الذرات الكثيرة التى لا تتفكك خلال تفاعلات الحمض - القاعدة هومجموعة الهيدروكسيد (OH^-), أوالفوسفات (PO₄^3-).

الروابط الكيميائية

الرابطة الكيميائية هى القوة التى تربط الذرات في الجزيء أوفي البللورة. في مركبات بسيطة عديدة, نظرية التكافؤ ومبدأ عدد التأكسد يمكن إستخدامهما للتنبؤ بالهجريب الجزيئي. وبالمثل, فإن النظريات الفيزياء الكلاسيكية يمكن إستخدامها للتنبؤ بهجريب مركبات أيونية عديدة . أما المركبات ذات الهجريب المعقد ، مثل السبائك المعدنية ، فإن نظرية التكافؤ لا تستطيع تفسير هجريبها, وهنا تظهر أهمية إستخدام نظريات الميكانيكا الكمية مثل نظرية المدار الجزيئي.

بعض أنواع الروابط الكيميائية:

1. رابطة أيونية
2. رابطة تساهمية
3. رابطة فلزية

ورابطة تناسقية والرابطة التناسقية تنساق تحت الرابطة التساهمية تقريبا

حالات المادة

الحالة هومجموعة من الأنظمة الكيميائية التى لها هجريب عام متماثل, عند التعرض لمدى معين من تغير الظروف مثل الضغط أوالحرارة. الخواص الفيزيائية مثل الكثافة ومعامل الأنكسار تميل حتى تكون في المدى المميز لهذه الحالة. الحالة تعهد على أنها الظام الذى إذا تم أخذ أوإعطاء طاقة له فإن هذه الطاقة المفقودة اوالمكتسبة تستخدم في إعادة ترتيب النظام. بدلا من تغيير شكل الحالة.

وفى بعض الأحيان يعتبر التفريق بين الحالات قاسي لوجود أكثر من حالة في نفس الوقت ، وفى هذه الحالة تعتبر المادة في حالة حرجة. عند تواجد ثلاث حالات للمادة في نفس الوقت تحت ظروف معينة فإن هذا يسمى النقطة الثلاثية ونظرا لأن هذه النقطة ثابتة ، يعتبر ذلك جيد لتحديد الظروف الملائمة لهذه النقطة .

وأكثر الأمثلة شيوعا لحالات المادة الصلب ، السائل ، الغاز ، كما قد توجد حالات أخرى ليست شائعة . ويمكن ملاحظة حتى الثلج كمادة له أكثر من حالة إعتمادا على الضغط ودرجة الحرارة . وتتعامل معظم الحالات مع نظام الأبعاد الثلاثي ، ولكن يمكن في حالات معينة التعامل مع نظام البعدين وذلك لإرتباطه ببعض العلوم الأخرى مثل فهم الأحياء .

التفاعلات

التفاعل الكيميائي هوتحول في الهجريب الدقيق للجزيئات. ويمكن حتى ينتج التفاعل الكيميائي من مهاجمة جزيئات لجزيئات أخرى لتكوين جزيئات أكبر, أوجزيئات تتفكك لتكوين جزيئين أوأكثر أقل حجما, أوإعادة ترتيب الذرات في نفس الجزيء أوخلال جزيئات أخرى. وتتضمن التفاعلات الكيميائية غالبا تكوين أوتكسير روابط كيميائية.

نظرية الكم

نظرية الكم تقوم بوصف تصرف المادة في مدى صغير للغاية. وعلى هذا فإنه طبقا لذلك وصف جميع الأنظمة الكيميائية بإستخدام هذه النظرية, ولكن هذا يعتبر في غاية التعقيد من الناحية الحسابية. ولذا فإنه يتم إستخدام هذه النظرية بواقعية في الأنظمة الكيميائية البسيطة, كما أنه يتم إستخدام التقريب للحصول على نتائج واقعية. ويعتبر فهم نظريات ميكانيكا كم غير هام لمعظم فروع الكيمياء, حيث أنه يمكن تطبيق نتائج هذه النظرية وفهم كيفية هذا التطبيق.

القوانين

أهم قانون في الكيمياء هوقانون بقاء المادة, الذى ينص على أنه لا يوجد تغيير في كمية المادة خلال التفاعل الكيميائى الطبيعي. وقد أظهرت الفيزياء الحديثة حتى الطاقة هى التى لا تتغير, وأن الطاقة والكتلة متصلان ومتعلقان بعضهما ببعض, وهوالمبدأ الهام في الكيمياء النووية. قانون بقاء الطاقة هام جدا لنظريات الإتزان والديناميكا الحرارية والكاينيتيكس .

تخصصات الكيمياء

تقسم الكيمياء إلى عدة فروع رتيسية: تنقسم الكيمياء بصفة عامة إلى عدة فروع رئيسية. كما يوجد أيضا تفرعات لهذه الفروع, وموضوعات ذات تخصص أكبر داخل هذه الفروع.

الكيمياء التحليلية

هى تحليل عينات من المادة لفهم الهجريب الكيميائى لها وكيفية بنائها.

الكيمياء الحيوية

هى دراسة المواد الكيميائية, والتفاعلات الكيميائية التى تحدث في الكائنات الحية.

الكيمياء غير العضوية

هى دراسة خواص وتفاعلات المركبات الغير عضوية. ولا يوجد هناك حد واضح للتفريق بين الكيمياء العضوية والغير عضوية, كما حتى هناك تداخل كبير بينهما, ويكون أهمه في فرع أخر يسمى كيمياء الفلزات العضوية.

كيمياء عضوية

هى دراسة هجريب, وخواص, وتفاعلات المركبات العضوية.

الكيمياء الفيزيائية

هى دراسة الأصل الفيزيائى للتفاعلات والأنظمة الكيميائية. ولمزيد من التحديد فإنها تدرس تغييريات حالات الطاقة في التفاعلات الكيميائية. ومن الفروع التى تهم الكيميائيين المتخصصين في الكيمياء الحرارية, الكيمياء الحركية, كيمياء الكم, الميكانيكا الإحصائية, فهم الأطياف.

انظر أيضا

• قائمة بموضوعات الكيمياء
• الجدول الدوري (Periodic system of chemical elements)
• قائمة المركبات (List of chemical compounds)
• تسجيل وتقييم وترخيص الكيمياويات (Registration, evaluation and authorisation of chemicals)
• التمام في الكيمياء (Perfection)
• هندسة كيميائية (Chemical engineering)
• كيميائي
• قائمة بأشهر الكيميائيين
• لينوس باولينغ (Linus Pauling)
• جائزة نوبل في الكيمياء
• خيمياء (Alchemy)
• تاريخ الكيمياء (History of chemistry)
• اكتشاف العناصر الكيميائية
• التسلسل التاريخى لاكتشاف العناصر

مصادر

• Dickeron, Richard E., et. al. (1984). Chemical principles. Fourth ed. Benjamin/Cummings, Menlo Park, Calif., ISBN 0-8053-2422-4
• Dickeron, Richard E., et. al. (1984). Instructor's guide for chemical principles. Fourth ed. Benjamin/Cummings, Menlo Park, Calif., ISBN 0-8053-2423-2

وصلات خارجية

• المجتمع الدولي للكيمياء التطبيقية
• المجتمع الأمريكي للكيمياء
• قائمة بأهم الأعمال المنشورة في الكيمياء
• صفحة التسمية الرئيسية, ويفضل قراءة الكتاب المضىى الذى يحتوى على تعريفات التسميات الكيميائية الأساسية
• بيانات الأمن والسلامة لعديد من المواد الكيماوية
• بيانات الصحة والسلامة
• قاعدة بيانات الكيمياء وتتضمن بيانات أساسية ومعلومات عن السموم
• قاموس الكيمياء
• صور ومقاطع فيديولبعض التكنيكات والتجارب

ru-sib:Химия