تاريخچه شيمي واژه شیمی خود داستان درازی دارد. ریشه این نام در واژه کیمیاست. خاستگاه واژه کیمیا از زبان فارسی باستان است. این واژه و داستان دانش شگفت انگیز پشت آن به همراه دانشش به زبان عربی نوشته شد و اروپاییان با این واژه و دانش آن از راه مسلمانان آشنا شدند و این دانش را با نام alchemy شناختند. آنگاه آن را در میان خودپروردند تا در سده*های نزدیک به ریخت فرانسه شیمی به زبان ما بازگشت. دانش شیمی به دو گرایش شیمی محض و شیمی کاربردی تقسیم می*شود.علم شیمی از ابتدا تا کنون به ۵دوران تقسیم می*شود ۱.دوران رشد کارهای تجربی ۲.دوران رشد جنبه*های تئوری شیمی۳.دوران کیمیا گری ۴.دوران اصل اتش ۵.دوران شیمی مدرن
 نگاه گذرا تئوری اتمی پایه و اساس علم شیمی است. این تئوری بیان می*دارد که تمام مواداز واحدهای بسیار کوچکی به نام اتم تشکیل شده*اند. یکی از اصول و قوانینی که درمطرح شدن شیمی به عنوان یک علم تأثیر به*سزایی داشته، اصل بقای جرم است. این قانون بیان می*کند که در طول انجام یک واکنش شیمیایی معمولی، مقدار ماده تغییر نمی*کند. (امروزه فیزیک مدرن ثابت کرده که در واقع این انرژی است که بدون تغییر می*ماند وهمچنین 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 بطور دقیق ده*هزار اتم خواهیم داشت. اگر انرژی از دست رفته یابه*دست*آمده را مد نظر قرار دهیم، مقدار جرم نیز تغییر نمی*کند. شیمی کنش و واکنشمیان اتم*ها را به تنهایی یا در بیشتر موارد به*همراه دیگر اتم*ها و به*صورت یون یامولکول (ترکیب) بررسی می*کند. این اتم*ها اغلب با اتم*های دیگر واکنش*هایی را انجام می*دهند. (برای نمونه زمانی*که آتش چوب را می*سوزاند واکنشی است بین اتم*های اکسیژن موجود در هوا که نور بر روی مواد شیمیایی فیلم عکاسی ایجاد می*کندشکل می*گیرد.) یکی از یافته*های بنیادین و جالب دانش شیمی این بوده*است کهاتم*ها روی*هم*رفته همیشه به نسبت برابر با یکدیگر ترکیب می*شوند. سیلیس دارای ساختمانی است که نسبت اتم*های سیلیسیوم به اکسیژن در آن یک به دو است. امروزه ثابت شده*است که استثناهایی در زمینهٔ قانون نسبت*های معین وجود دارد(مواد غیراستوکیومتری). یکی دیگر از یافته*های کلیدی شیمی این بود که زمانی که یک واکنش شیمیایی مشخص رخ می*دهد، مقدار انرژی که بدست می*آید یا از دست می*رود همواره یکسان است. این امر ما را به مفاهیم مهمی مانند تعادل ، ترمودینامیک می*رساند. شیمی فیزیک بر پایهٔ فیزیک پیشرفته (مدرن) بنا شده*است. اصولاًمی*توان تمام سیستم*های شیمیایی را با استفاده از تئوری مکانیک کوانتوم شرح داد. این تئوری از لحاظ ریاضی پیچیده بوده و عمیقاً شهودی است. به هر حال در عمل و بطورواقعی تنها بررسی سیستم*های سادهٔ شیمیایی قابل بررسی با مفاهیم مکانیکی کوانتومامکان*پذیر است و در اکثر مواقع باید از تقریب استفاده کرد(مانند تئوری کاریدانسیته). بنابراین درک کامل مکانیک کوانتوم برای تمامی مباحث شیمی کاربرد ندارد؛زیرا نتایج مهم این تئوری (بخصوص اربیتال اتمی) با استفاده از مفاهیم ساده*تری قابلدرک و به*کارگیری هستند. با اینکه در بسیاری موارد ممکن است مکانیک کوانتوم نادیده گرفته شود، مفهوم اساسی که پشت آن است، یعنی کوانتومی کردن انرژی، چنین نیست. شیمی*دان*ها برای بکارگیری کلیه روش*های طیف نمایی به آثار و نتایج کوانتوموابسته*اند، هرچند که ممکن است بسیاری از آنها از این امر آگاه نباشند. علم فیزیک هم ممکن است مورد بی توجهی واقع شود، اما به هر حال برآیند نهایی آن (مانند رزونانس مغناطیسی هسته*ای) پژوهیده و مطالعه می*شود. یکی دیگر از تئوری*های اصلی فیزیک مدرن که نباید نادیده گرفته شود نظریه نسبیت است. این نظریه که از دیدگاه ریاضی پیچیده*است، شرح کامل فیزیکی علم شیمی است. مفاهیم نسبیتی تنها در برخی ازمحاسبات خیلی دقیق ساختمان هسته، به*ویژه در عناصر سنگین*تر، کاربرد دارند و در عمل تقریباً با شیمی پیوند ندارند. بخش*های اصلی دانش شیمی عبارت*انداز: شیمی تجزیه، که به تعیین ترکیبات مواد و اجزای تشکیل دهنده آن*هامی*پردازد. شیمی آلی، که به مطالعهٔ ترکیبات کربن*دار، غیر از ترکیباتی چون دواکسید کربن (دی اکسید کربن) می*پردازد. شیمی معدنی، که به اکثریت عناصری که درشیمی آلی روی آنها تاکید نشده و برخی خواص مولکولها می*پردازد. شیمی فیزیک، که پایه و اساس کلیهٔ شاخه*های دیگر را تشکیل می*دهد، و شامل ویژگی*های فیزیکی مواد وابزار تئوری بررسی آنهاست. دیگر رشته*های مطالعاتی و شاخه*های تخصصی که با شیمی پیوند دارند عبارت*اند از: علم مواد، مهندسی شیمی، شیمی بسپار، شیمی محیط زیست وداروسازی.
نگاه گذرا [ویرایش]

نظریه اتمی پایه و اساس علم شیمی است. این تئوری بیان می‌دارد که تمام مواد از واحدهای بسیار کوچکی به نام اتم تشکیل شده‌اند. یکی از اصول و قوانینی که در مطرح شدن شیمی به عنوان یک علم تأثیر به‌سزایی داشته، اصل بقای جرم 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 ده‌هزار اتم داشته باشیم و مقدار زیادی واکنش شیمیایی انجام پذیرد، در پایان ما همچنان بطور دقیق ده‌هزار اتم خواهیم داشت. اگر انرژی از دست رفته یا به‌دست‌آمده را مد نظر قرار دهیم، مقدار جرم نیز تغییر نمی‌کند. شیمی کنش و واکنش میان اتم‌ها را به تنهایی یا در بیشتر موارد به‌همراه دیگر اتم‌ها و به‌صورت یون یا مولکول (ترکیب) بررسی می‌کند.

این اتم‌ها اغلب با اتم‌های دیگر واکنش‌هایی را انجام می‌دهند. (برای نمونه زمانی‌که آتش چوب را می‌سوزاند واکنشی است بین اتم‌های اکسیژن موجود در هوا و مواد آلی چوب. که نور بر روی مواد شیمیایی فیلم عکاسی ایجاد می‌کند شکل می‌گیرد.)

یکی از یافته‌های بنیادین و جالب دانش شیمی این بوده‌است که اتم‌ها روی‌هم‌رفته همیشه به نسبت برابر با یکدیگر ترکیب می‌شوند. سیلیس دارای ساختمانی است که نسبت اتم‌های سیلیسیوم به اکسیژن در آن یک به دو است. امروزه ثابت شده‌است که استثناهایی در زمینهٔ قانون نسبت‌های معین وجود دارد(مواد غیر استوکیومتری).

یکی دیگر از یافته‌های کلیدی شیمی این بود که زمانی که یک واکنش شیمیایی مشخص رخ می‌دهد، مقدار انرژی که بدست می‌آید یا از دست می‌رود همواره یکسان است. این امر ما را به مفاهیم مهمی مانند تعادل، ترمودینامیک می‌رساند.

شیمی فیزیک بر پایهٔ فیزیک پیشرفته (مدرن) بنا شده‌است. اصولاً می‌توان تمام سیستم‌های شیمیایی را با استفاده از تئوری مکانیک کوانتوم شرح داد. این تئوری از لحاظ ریاضی پیچیده بوده و عمیقاً شهودی است. به هر حال در عمل و بطور واقعی تنها بررسی سیستم‌های سادهٔ شیمیایی قابل بررسی با مفاهیم مکانیکی کوانتوم امکان‌پذیر است و در اکثر مواقع باید از تقریب استفاده کرد(مانند تئوری کاری دانسیته). بنابراین درک کامل مکانیک کوانتوم برای تمامی مباحث شیمی کاربرد ندارد؛ زیرا نتایج مهم این تئوری (بخصوص اربیتال اتمی) با استفاده از مفاهیم ساده‌تری قابل درک و به‌کارگیری هستند.

با اینکه در بسیاری موارد ممکن است مکانیک کوانتوم نادیده گرفته شود، اما از مفهوم اساسی آن، یعنی کوانتومی کردن انرژی، نمی‌توان صرف نظر کرد. شیمی‌دان‌ها برای بکارگیری کلیه روش‌های طیف نمایی به آثار و نتایج کوانتوم وابسته‌اند. علم فیزیک هم ممکن است مورد بی توجهی واقع شود، اما به هر حال برآیند نهایی آن (مانند رزونانس مغناطیسی هسته‌ای) پژوهیده و مطالعه می‌شود.

یکی دیگر از تئوری‌های اصلی فیزیک مدرن که نباید نادیده گرفته شود نظریه نسبیت است. این نظریه که از دیدگاه ریاضی پیچیده‌است، شرح کامل فیزیکی علم شیمی است. مفاهیم نسبیتی تنها در برخی از محاسبات خیلی دقیق ساختمان هسته، به‌ویژه در عناصر سنگین‌تر، کاربرد دارند و در عمل تقریباً با شیمی پیوند ندارند.

بخش‌های اصلی دانش شیمی عبارت‌اند از:

  • شیمی تجزیه، که به تعیین ترکیبات مواد و اجزای تشکیل دهنده آن‌ها می‌پردازد.
  • شیمی آلی، که به مطالعهٔ ترکیبات کربن‌دار، غیر از ترکیباتی چون دو اکسید کربن (دی اکسید کربن) می‌پردازد.
  • شیمی معدنی، که به اکثریت عناصری که در شیمی آلی روی آنها تاکید نشده و برخی خواص مولکولها می‌پردازد.
  • شیمی فیزیک، که پایه و اساس کلیهٔ شاخه‌های دیگر را تشکیل می‌دهد، و شامل ویژگی‌های فیزیکی مواد و ابزار تئوری بررسی آنهاست.

دیگر رشته‌های مطالعاتی و شاخه‌های تخصصی که با شیمی پیوند دارند عبارت‌اند از: علم مواد، مهندسی شیمی، شیمی بسپار، شیمی محیط زیست و داروسازی.

شاخه‌های شیمی [ویرایش]

شیمی تجزیه



نویسنده:رضا ذوالعلی