Kimya Disiplinleri

En kısa tanımı ile kimya, madde bilimidir. Element veya bileşik olarak bulunabilen maddenin yapısını, bileşimini, özelliklerini, element veya bileşiklerin birbirleri ile etkileşimlerini, bu etkileşimler sonucunda oluşan enerji değişimlerini inceleyen bilim dalı kimyadır.

Dört element ve belirli sayıda tanımlanabilen maddeden yola çıkılarak yüzden fazla element, yüz binlerce anorganik bileşik, milyonlarca organik bileşik, bunların özellikleri ve tepkimeleri ile uğraşan kimya bilimi bugün çeşitli alt ana disiplinlere ve alt disiplinlere ayrılmıştır.

Örneğin kimyanın alt ana disiplinlerinden birisi olan organik kimya çok geniş kapsamlıdır. Bunun içinde gıda kimyası, petrol kimyası gibi alt disiplinlere bölünmesi kaçınılmazdır.

Kimya madde bilimi olduğundan hayatın her alanında karşımıza çıkar. İnşaat mühendisi köprü yapımında, jeolog bir mineral üzerinde, doktor bir hastalığın tedavisi sürecinde çalışırken kimya bilimini kullanır.

Kimya konularının çeşitliliği, çokluğu ve çok farklı bileşik sınıflarının olması, bu bilim dalının zaman içerisinde alt ana disiplinlere (ana bilim dalı) ve alt disiplinlere ayrılmasına sebep olmuştur.

Kimyanın Alt Ana Disiplinleri

Biyokimya

Bitki, hayvan ve mikroorganizma yapısındaki bütün canlılarda yer alan kimyasal maddeleri ve canlının yaşamı boyunca sürüp giden kimyasal olayları inceleyen alt ana disiplindir. Biyokimya canlı kimyası olarak da tanımlanır.

Biyokimyanın çalışma alanı öncelikle hücrenin temel bileşenleri olan protein, karbonhidrat, lipit (yağ) gibi organik bileşiklerle; yaşamsal önem taşıyan nükleik asitlerin, vitaminlerin ve hormonların yapısal ve nicel çözümlemesini yapmaktır.

Tıp, eczacılık, biyoloji, ziraat ve veterinerlik alanlarında biyokimya alt ana disiplini kullanılmaktadır.

Analitik Kimya

Bir maddenin hangi bileşenlerden (element veya bileşik) oluştuğunu araştıran analiz türüne kalitatif (nitel) analiz, bu bileşenlerin her birinin miktarının bulunmasını sağlayan analiz türüne de kantitatif (nicel) analiz denir.

Bu şekilde belirli bir maddenin kimyasal bileşenlerinin niteliğinin ve niceliğinin incelendiği alt ana disiplin, analitik kimyadır. Hacim ölçümleri ile yapılan analitik incelemeye volumetrik analiz, kütle ölçülerek yapılan analitik incelemeye ise gravimetrik analiz denir.

Kimyanın bütün alt disiplinlerinde ve diğer bütün bilimsel alanlarda analitik kimyanın ölçme yöntemleri kullanılır. Gıda sanayisinde, ilaç üretimlerinde, çevre, tarım ve kozmetik sanayisinde analitik kimya ölçme yöntem ve teknikleri kullanılır.

Organik Kimya

Karbon kimyası olarak bilinen bir alt ana disiplindir. Her organik bileşiğin yapısında kesinlikle karbon elementi vardır. Bu şekilde karbon elementi bulunduran bileşiklerin yapılarını, özelliklerini, birbirleri ile olan tepkimelerini ve bu bileşiklerin elde edilme (sentez) yollarını inceleyen alt ana disiplin organik kimyadır.

19. yüzyılın başlarında kimyacılar, canlı yapısında üretilen bileşiklerin yapay olarak oluşturulamayacağını düşünüyordu. Bu bileşiklerin üretilmesi için “yaşam gücü”ne gereksinim olduğu söyleniyordu.

1828 yılında amonyum siyanat bileşiğinden üre bileşiğinin sentezlenmesi ile bu görüş yıkıldı. Bu buluş ile organik bileşiklerin sentezlenebileceği kanıtlanınca organik bileşikler üzerine yapılan çalışmalar hızlandı. Organik bir bileşik olan asetilsalisilik asidin (aspirin) söğüt ağacından elde edilirken laboratuvarda sentezlenmesi ile de ilaç sanayisi doğmuştur.

Organik kimya ana disiplini de petrokimya (petrol kimyası), gıda kimyası, farmasötik (ilaç kimyası) gibi alt disiplinlere ayrılmıştır.

Anorganik Kimya (İnorganik Kimya)

Organik olmayan, yani karbon-hidrojen bağı içermeyen bileşiklerin özelliklerini ve tepkimelerini inceleyen kimyanın alt ana disiplinidir. Bu alt ana disiplinin genişliği birçok alt disiplinin oluşmasını sağlamıştır.

Günlük hayatta ve endüstride kullanılan binlerce anorganik tuzun elde edilmesi ve özelliklerinin araştırılması anorganik kimyanın konusudur. Bu tür bileşikler boya, ilaç, yakıt, tarım, tekstil alanlarında yaygın olarak kullanılır.

Fizikokimya

Kimyasal ilkelerin oluşturulduğu ve geliştirildiği bir kimya disiplinidir. Maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerine ait gözlemlerin açıklanması ve yorumlanmasında fizikokimyasal kavramlar kullanılır.

Fiziksel yöntemlerin kimyaya uygulanması ile ortaya çıkan fizikokimya alt ana disiplini adından anlaşılacağı gibi fizikle kimya arasında yer almaktadır. Bu dal termodinamik, elektrokimya, polimer kimyası, nükleer kimya, kuantum kimyası gibi alt disiplinlere ayrılmıştır.

Organik kimya, analitik kimya, anorganik kimya, fizikokimya, biyokimya alt ana disiplinleri birçok alt disipline ayrılmıştır.

Kimyanın Alt Disiplinleri

• Çevre kimyası
• Endüstriyel kimya
• Metaller kimyası
• Gıda kimyası
• Jeokimya
• Agro (tarım) kimyası
• Petrokimya
• Elektrokimya
• Termokimya
• Kuantum kimyası
• Tekstil kimyası
• Tıbbi kimya
• Nükleer kimya
• Polimer kimyası
• Farmasötik (ilaç) kimyası

Yukarıda görüldüğü gibi polimer kimyası ve endüstriyel kimya alt disiplinlerdendir. Polimerler çok sayıda molekülün kimyasal bağlar ile birbirine bağlandığı yüksek molekül ağırlığı olan bileşiklerdir. Selüloz, nişasta ve kauçuk doğal polimer maddelerdir.

Polivinil klorür (PVC), polietilen tereftelat (PET) ve politetraflor etilen (PTFE) gibi maddeler ise kimyacıların ürettikleri bazı polimer maddelerdir. Günümüzde hafiflik, dayanıklılık, esneklik, ısı ve elektriksel yalıtkanlıkları sebebi ile birçok alanda polimer maddeler kullanılmaktadır.

Endüstriyel kimya, endüstride ihtiyaç duyulan çeşitli kimyasal maddelerin üretim süreçlerini inceleyen bir kimya alt disiplinidir. Endüstriyel kimyanın amacı ihtiyaç duyulan kimyasal maddeleri ucuz ve çok miktarda elde etmektir. Sabunlar, deterjanlar, boyar maddeler, gübreler, yapay dokuma maddeleri gibi endüstriyel ürünlerin elde edilmesi için sürekli ham maddeler üretirler.

Kimyanın uğraş alanlarında ilaç, gübre, petrokimya, arıtım, boya ve tekstil önemli bir yer tutar.

1885’ten sonra farmasötik (ilaç) sanayisi kurulmuş ve taş kömürü ürünlerinden çeşitli ilaçlar elde edilmeye başlanmıştır. Yapay olarak elde edilen ilk ilaç asetilsalisilik asit (aspirin) olmuştur. Bunu kemoterapi, frengi, uyku hastalığı, ateş düşürücü ve bakteri öldürücü çeşitli ilaçların elde edilmesi takip etmiştir. Bugün eczanelerde gördüğümüz binlerce çeşit ilacın, hastalıkların tedavisinde kullanılması ile ortalama insan ömrünün uzadığı ve bunun da kimya biliminin gelişimi sayesinde olduğu kesindir.

19. yüzyılın ikinci yarısında doğal gübrelerin yerine geçmek üzere çeşitli kaynaklardan elde edilen nitratlı, fosfatlı ve potaslı maddelerle deneyler yapılmış ve bunları üretecek suni gübre fabrikaları kurulmuştur. Bu şekilde üretilen suni gübrelerin kullanılması ile tarımsal üretim artmış ve binlerce kişiye iş alanı açılmıştır.

Petrokimya sanayisi, petrol rafineri ürünlerini ve bunları kullanarak yüzlerce kimyasal maddeyi üreten sanayi dalıdır. Petrokimya organik kimya sanayisinin dörtte üçünü kapsar. Petrokimya sanayisi 1930’larda doğmuş, İkinci Dünya Savaşı sırasında duraklamış ve 1950’lerden sonra gelişimini hızlandırmıştır.

Petrol 20. yüzyılın ikinci yarısına kadar sadece yakıt ve asfalt kaynağı olarak kullanılırken bugün etilen, polietilen, polivinilklorür, stiren, deterjan gibi yüzlerce kimyasal maddenin üretim kaynağıdır.

Petrokimya yardımı ile endüstrinin ve günlük hayatta insanların enerji ihtiyaçları karşılanmış, elde edilen yan ürünlerin yardımı ile de gelişmişlik düzeyi artmıştır. Günümüzde, petrokimya sanayisinde petrol mühendisleri ve çalışanlar yeni maddeler elde etmek amacı ile azimle çalışmaya devam etmektedir.

Kimya sanayisinin gelişimi ile suni gübre, petrokimya ürünleri, boya, sülfürik asit, cila, kozmetik gibi maddelerin aşırı üretilmesi insanlığı çevre sorunları ile yüz yüze bırakmıştır. Aşırı kirlenen suların temizlenmesi için kullanılan yöntemlerin geliştirilmesi ve bazı kimyasalların kullanılması yine kimyacıların yardımı ile olmuştur. Günümüzde hemen hemen her yerleşim biriminin yakınında, bir atık su arıtım tesisi bulunmaktadır.

Kimya sanayisinde üretilen boyalar ahşaptan metale birçok malzemenin yüzeyini örtmek, korumak ve güzelleştirmek amacı ile kullanılmaktadır. Ayrıca tekstil sanayisinde kumaşlar için çeşitli boyalar kullanılır. Günümüzde boyalar silinebilen, koku tutmayan, antibakteriyel gibi özelliklerde üretilebilmektedir.