آشنایی با علم شیمی

آشنایی با علم شیمی


مقدمه

شیمی علمی است درباره ترکیب ها، ساختارها و خواص مواد همچنانکه تغییرات این فاکتورها را در حین انجام ترکیبات شیمیایی بررسی می کند. شیمی علمی فیزیکی برای مطالعه اتم ها، مولکول ها و کریستال های مختلف مواد در ترکیباتی است که به تولید انرژی می انجامند.

شاخه ها در محدوده شیمی به طور سنتی بوسیله نوع ماده مورد استفاده گروه بندی می شوند. این شاخه ها دربرگیرنده شیمی غیرآلی(که مواد شیمیایی غیر آلی را مطالعه می کند)، شیمی آلی (که مواد شیمیایی آلی را مطالعه می کند) بیوشیمی (مطالعه مواد یافت شده در ارگانیسم های زیستی)، شیمی فیزیک(مطالعات وابسته به انرژِی مربوط به مقیاس های ماکرو، مولکولی و زیر مولکولی ) و شیمی آنالیزی( آنالیز مواد برای درک ساختار آنها) می باشند.


تعریف و شرح

کلمه شیمی (انگلیسی:chemistry) در اصل از کلمه یونانی به معنای «به هم فشردن»، «با هم ساختن»، «جوش دادن» و «آلیاژ» و … گرفته شده‌است اما خاستگاه واژه کیمیا از زبان پارسی 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 خود پروردند تا در سده‌های بعد شیمی به زبان ما بازگشت. علم شیمی از ابتدا تا کنون به5 دوران تقسیم می‌شود: 1.دوران رشد کارهای تجربی 2.دوران رشد جنبه‌های تئوری شیمی 3.دوران کیمیا گری 4.دوران اصل آتش 5.دوران شیمی مدرن

شیمی علم اتم‌ها، پیوندها و مولكول‌هاست. دانشی كه می‌تواند خواص ماده، چگونگی تغییرات و شیوه تولید آن‌ها را از هسته اتم گرفته تا كهكشان‌ها بررسی كند و رشته شیمی، رشته‌ای است كه به پرورش متخصصانی می‌پردازد كه با مطالعه و تحقیق و آزمایش به ابداع و نوآوری پرداخته و یا فرآورده‌های شیمیایی را كنترل می‌كنند. مهندسی شیمی نیز کاربرد علم، ریاضیات و اقتصاد در فرآیند تبدیل مواد خام به مواد باارزش‌تر یا سودمندتر است. مهندسی شیمی عمدتاً در طراحی و نگهداری فرآیندهای شیمیایی برای تولید انبوه به کار می‌رود.


کاربرد و زیر شاخه ها

همانطور که می دانیم شیمی در تمام سطوح زندگی اعم از زندگی روزمره تا تخصصی ترین مسائل مانند مکانیک کوآنتم نقش دارد.

اما ما در اینجا می خواهیم بدانیم که یک متخصص در زمینه های مرتبط با علم شیمی چه توانایی هایی دارد:

یک شیمیست محض به تمام مسایلی که حل آن کمکی در جهت گسترش مرزهای دانش شیمی است علاقه نشان داده و در یک اشل آزمایشگاهی مشغول پژوهش و تحقیق می شود بدون توجه زیاد به آنکه نتیجه کار تا چه حدّ کاربرد صنعتی داشته باشد. بنابراین، یک شیمیست عهده دار تجزیه شیمیایی، اندازه گیری ویژگی های فیزیکی و شیمیایی یک ترکیب، سنتز یک ماده شیمیایی جدید و یا تکوین یک فرآیند نوین شیمیایی می باشد. این کار اغلب در کنار کامپیوتر های پیشرفته و یا بر روی میز آزمایشگاه و به کمک ابزار و آلاتی که ظرفیت آنها حداکثر به پنج لیتر می رسد انجام می گیرد.



یک شیمیست کاربردی با عنایت به اینکه در اصل یک شیمیست بوده ( متجاوز از 70 درصد دروس مشترک با شیمی محض گذرانده ) و در جنب آن با زیان و اصلاحات مهندسی صنعتی و مهندسی آشنایی دارد، دستاوردها و نتایج پژوهش های شیمی محض را مرور کرده و بخشی از آنرا که کاربردی و قابل پیاده شدن در صنعت تشخیص دهد، جدا کرده و در یک اشل نیمه صنعتی ( پاپیلوت ) آزموده و نسبت به امکان اجرای پروژه در اشل صنعتی اظهار نظر می کند.

بنابراین، پس از آنکه فرآیند نوینی توسط شیمیست محض در اشل آزمایشگاهی گزارش شد، مراحل بعدی و رساندن فرآیند به مرز صنعتی به شیمیست کاربردی واگذار می شود.


طرحهای موفق شیمیست کاربردی برای پیاده شدن در صنعت و طراحی تاسیسات به مهندس شیمی یعنی کسی که در اصل یک مهندس است ( متجاوز از 70 درصد دروس گذرانده مهندسی بوده ) و بطور جنبی با زبان و اصطلاحات شیمی آشنا است، محوّل می شود.

در این مرحله از کار، موضوع انتقال حرارت و انتقال جرم جزء مشکل ترین بخش پروژه به حساب می آید. مواد خام اولیّه بجای آنکه با دست حمل شوند بوسیله پمپ یا وسایلی نظیر آن به راکتور منتقل می شود. کنترل کیفیت هوای داخل کارخانه بایستی در حد استاندارد های تعیین شده توسط مراجع محیط زیست باشد. جمع آوری و دفع ضایعات و محصولات جنبی بدردنخور بایستی مطابق اصول مشخصی انجام گیرد.

یک مهندس شیمی علاوه بر موارد فوق می بایستی به کاهش هزینه تولید، کیفیت مواد اولیه، انرژی مصرفی، نیروی انسانی، بازگشت سرمایه و نحوه دفع مواد ضایع شده و جنبی توجه داشته باشد.

شاخه های این علم به طور کلی طبق تقسیم بندی زیر است:

شیمی تجزیه، که به تعیین ترکیبات مواد و اجزای تشکیل دهنده آن‌ها می‌پردازد.

شیمی آلی، که به مطالعه 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 کلیه شاخه‌های دیگر را تشکیل می‌دهد، و شامل ویژگی‌های فیزیکی مواد و ابزار تیوری 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.

شیمی در ایران

شیمی در ایران از پیشینه بسیار طولانی برخوردار است از زمان کیمیاگران گرفته که سعی می کردند از فلزات بی ارزش طلا بسازند تا زکریای رازی کاشف الکل همگی بر قدمت این علم در ایران دلالت دارند.


اما تاریخچه مهندسی شیمی در ایران به تأسیس مدرسه صنعتی ایران و آلمان برمی‌گردد که پس از جنگ جهانی یکم به عنوان غرامت جنگی به ایران واگذار گردید. در این مدرسه عالی در هر رشته مهندسی شیمی، برق و ماشین حدود بیست نفر دانشجو پذیرفته می‌شد. گرچه پس از گذراندن دوره‌ای دو ساله دانش آموختگان آن مهندس شیمی نامیده می‌شدند اما برنامه درسی آنها بیشتر دروس مربوط به رشته شیمی با تأکید بر شیمی تجزیه و آزمایشگاه بود. شش سال بعد یعنی در سال 1313 که دانشگاه تهران بنیاد شد و رشته مهندسی شیمی بخشی از دانشکده فنی را به خود اختصاص داد. رقابت‌های ناسالم میان دانش آموختگان این دو واحد آموزشی سرانجام منجر به منحل شدن مدرسه عالی صنعتی که در آن زمان «هنرسرای عالی» نامیده می‌شد گردید. مدتی بعد دانشگاه صنعتی پلی تکنیک تأسیس شد (سال 1336) و برای دوره چهار ساله مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت. پس از این دو دانشگاه، دانشگاه شیراز و سپس در سال 1344 دانشگاه صنعتی آریامهر سابق (صنعتی شریف فعلی) با برنامه‌ای که تفاوت محسوسی با برنامه درسی امروز مهندسی شیمی نداشت پا به عرصه وجود گذاشتند. در سال‌های بعد ضمن گسترش دوره‌های کارشناسی، دوره‌های کارشناسی ارشد و در بعضی دانشگاه‌ها دوره دکتری نیز گشایش یافتند. لازم به یادآوری است که در طی این سالیان دانشکده نفت آبادان نیز با افت و خیزهای زیاد فعالیت کرده و در برخی از سال‌های فعالیت خود، در رشته‌ مهندسی شیمی نیز دانشجو پذیرفت. تعداد دانش آموختگان مهندسی شیمی در ایران تا سال1370 حدود هشت هزار نفر برآورد می‌شود.