เคมีคืออะไร?

คุณอาจนึกถึงเคมีเฉพาะในบริบทของการทดสอบในห้องปฏิบัติการสารเติมแต่งอาหารหรือสารอันตราย แต่สาขาวิชาเคมีเกี่ยวข้องกับทุกสิ่งรอบตัวเรา

"ทุกสิ่งที่คุณได้ยินเห็นกลิ่นรสและการสัมผัสเกี่ยวข้องกับเคมีและสารเคมี (สสาร)"สมาคมเคมีอเมริกัน(ACS) ซึ่งเป็นองค์กรวิทยาศาสตร์ที่ไม่แสวงหาผลกำไรเพื่อความก้าวหน้าทางเคมีที่ได้รับอนุญาตจากรัฐสภาคองเกรสแห่งสหรัฐอเมริกา "และการได้ยินการมองเห็นการชิมและการสัมผัสทั้งหมดเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมีที่ซับซ้อนและการมีปฏิสัมพันธ์ในร่างกายของคุณ"

ดังนั้นแม้ว่าคุณจะไม่ได้ทำงานเป็นนักเคมีคุณกำลังทำเคมีหรือสิ่งที่เกี่ยวข้องกับเคมีกับทุกสิ่งที่คุณทำ ในชีวิตประจำวันคุณทำเคมีเมื่อคุณปรุงอาหารเมื่อคุณใช้ผงซักฟอกทำความสะอาดเพื่อเช็ดเคาน์เตอร์เมื่อคุณทานยาหรือเมื่อคุณเจือจางน้ำที่เข้มข้นเพื่อให้รสชาติไม่รุนแรง

ที่เกี่ยวข้อง:โอ้โห การระเบิดของ 'Cotton Candy' ขนาดใหญ่ในห้องปฏิบัติการเคมีสำหรับเด็ก

จากข้อมูลของ ACS เคมีคือการศึกษาของวัตถุหมายถึงสิ่งใดก็ตามที่มีมวลและใช้พื้นที่และการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญอาจได้รับเมื่ออยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมและเงื่อนไขที่แตกต่างกัน

เคมีพยายามที่จะเข้าใจไม่เพียง แต่คุณสมบัติของสสารเช่นมวลหรือองค์ประกอบขององค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการและสาเหตุที่เกิดการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง - ไม่ว่าจะเป็นสิ่งที่เปลี่ยนไปเพราะมันรวมกับสารอื่นแข็งตัวเพราะมันถูกทิ้งไว้เป็นเวลาสองสัปดาห์ในช่องแช่แข็งหรือเปลี่ยนสีเพราะมันสัมผัสกับแสงแดดมากเกินไป

พื้นฐานทางเคมี

เหตุผลที่เคมีสัมผัสทุกสิ่งที่เราทำเพราะเกือบทุกอย่างที่มีอยู่สามารถแบ่งออกเป็นบล็อกการสร้างทางเคมี

หน่วยการสร้างหลักในวิชาเคมีคือองค์ประกอบทางเคมีซึ่งเป็นสารที่ทำจากเดียวอะตอม- สารเคมีแต่ละชนิดนั้นมีเอกลักษณ์ประกอบด้วยจำนวนโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอนจำนวนมากและถูกระบุด้วยชื่อและสัญลักษณ์ทางเคมีเช่น "C" สำหรับคาร์บอน องค์ประกอบที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบจนถึงปัจจุบันอยู่ในตารางธาตุขององค์ประกอบและรวมถึงองค์ประกอบทั้งสองที่พบในธรรมชาติเช่นคาร์บอน-ไฮโดรเจนและออกซิเจนเช่นเดียวกับผู้ที่มนุษย์สร้างขึ้นเช่นลอว์เรนซ์-

ที่เกี่ยวข้อง:องค์ประกอบถูกจัดกลุ่มในตารางธาตุอย่างไร? 

องค์ประกอบทางเคมีสามารถเชื่อมโยงกันเพื่อสร้างสารเคมีซึ่งเป็นสารที่ประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่างเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ (ซึ่งทำจากอะตอมคาร์บอนหนึ่งอะตอมที่เชื่อมต่อกับอะตอมออกซิเจนสองอะตอม) หรืออะตอมหลายตัวขององค์ประกอบเดียวเช่นก๊าซออกซิเจน (ซึ่งทำจากอะตอมออกซิเจนสองอะตอม สารประกอบทางเคมีเหล่านี้สามารถเชื่อมกับสารประกอบหรือองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อสร้างสารและวัสดุอื่น ๆ อีกมากมาย

เคมีเป็นวิทยาศาสตร์กายภาพ

โดยทั่วไปเคมีถือว่าเป็นวิทยาศาสตร์กายภาพตามที่กำหนดโดยสารานุกรม Britannicaเนื่องจากการศึกษาเคมีไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต เคมีส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการวิจัยและพัฒนาเช่นการสร้างผลิตภัณฑ์และวัสดุใหม่สำหรับลูกค้าตกอยู่ในขอบเขตนี้

แต่ความแตกต่างในฐานะวิทยาศาสตร์กายภาพกลายเป็นความพร่ามัวเล็กน้อยในกรณีของชีวเคมีซึ่งสำรวจเคมีของสิ่งมีชีวิตสมาคมชีวเคมี- สารเคมีและกระบวนการทางเคมีที่ศึกษาโดยนักชีวเคมีนั้นไม่ได้รับการพิจารณาในทางเทคนิค "การใช้ชีวิต" แต่การเข้าใจพวกเขาเป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจว่าชีวิตทำงานอย่างไร

สาขาวิชาเคมีห้าสาขา

ตามเนื้อผ้าเคมีแบ่งออกเป็นห้าสาขาหลักตามตำราเคมีออนไลน์ที่เผยแพร่โดยคลิ๊ตเท็กซ์- นอกจากนี้ยังมีสาขาที่เชี่ยวชาญมากขึ้นเช่นเคมีอาหารเคมีสิ่งแวดล้อมและเคมีนิวเคลียร์ แต่ส่วนนี้มุ่งเน้นไปที่สาขาย่อยห้าสาขาวิชาเคมี

เคมีวิเคราะห์เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์สารเคมีและรวมถึงวิธีการเชิงคุณภาพเช่นการดูการเปลี่ยนแปลงสีรวมถึงวิธีการเชิงปริมาณเช่นการตรวจสอบความยาวคลื่นที่แน่นอนของแสงที่สารเคมีดูดซับเพื่อส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนสีนั้น

วิธีการเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายคุณสมบัติที่แตกต่างกันของสารเคมีและสามารถเป็นประโยชน์ต่อสังคมได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่นเคมีวิเคราะห์ช่วยให้ บริษัท อาหารทำอาหารเย็นที่มีรสชาติสารเคมีในการเปลี่ยนแปลงอาหารเมื่อพวกเขาถูกแช่แข็งเมื่อเวลาผ่านไป เคมีวิเคราะห์ยังใช้เพื่อตรวจสอบสุขภาพของสิ่งแวดล้อมโดยการวัดสารเคมีในน้ำหรือดินเป็นต้น

ชีวเคมีดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นใช้เทคนิคทางเคมีเพื่อทำความเข้าใจว่าระบบชีวภาพทำงานอย่างไรในระดับเคมี ต้องขอบคุณชีวเคมีนักวิจัยสามารถทำแผนที่จีโนมมนุษย์เข้าใจว่าโปรตีนต่าง ๆ ทำอะไรในร่างกายและพัฒนาวิธีรักษาโรคหลายโรค

ที่เกี่ยวข้อง:โรคแพ้ภูมิตัวเอง: คำจำกัดความและตัวอย่าง

เคมีอนินทรีย์ศึกษาสารประกอบทางเคมีในอนินทรีย์หรือสิ่งที่ไม่มีชีวิตเช่นแร่ธาตุและโลหะ ตามเนื้อผ้าเคมีอนินทรีย์พิจารณาสารประกอบที่ทำไม่มีคาร์บอน (ซึ่งครอบคลุมโดยเคมีอินทรีย์) แต่คำจำกัดความนี้ไม่ถูกต้องอย่างสมบูรณ์ตามACS-

สารประกอบบางชนิดที่ศึกษาในเคมีอนินทรีย์เช่น "สารประกอบ Organometallic" มีโลหะซึ่งเป็นโลหะที่ติดอยู่กับคาร์บอน - องค์ประกอบหลักที่ศึกษาในเคมีอินทรีย์ เช่นนี้สารประกอบเช่นนี้ถือเป็นส่วนหนึ่งของทั้งสองสาขา

เคมีอนินทรีย์ใช้ในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายรวมถึงสีปุ๋ยและครีมกันแดด

เคมีอินทรีย์ข้อตกลงกับสารประกอบทางเคมีที่มีคาร์บอนซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญต่อชีวิต นักเคมีอินทรีย์ศึกษาองค์ประกอบโครงสร้างคุณสมบัติและปฏิกิริยาของสารประกอบดังกล่าวซึ่งพร้อมกับคาร์บอนมีองค์ประกอบที่ไม่ใช่คาร์บอนอื่น ๆ เช่นไฮโดรเจนซัลเฟอร์และซิลิกอน เคมีอินทรีย์ใช้ในหลาย ๆ แอปพลิเคชันตามที่อธิบายไว้โดยACSเช่นเทคโนโลยีชีวภาพอุตสาหกรรมปิโตรเลียมยาและพลาสติก

เคมีกายภาพใช้แนวคิดจากฟิสิกส์เพื่อทำความเข้าใจว่าเคมีทำงานอย่างไร ตัวอย่างเช่นการหาวิธีที่อะตอมเคลื่อนที่และโต้ตอบกันหรือทำไมของเหลวบางอย่างรวมถึงน้ำเปลี่ยนเป็นไอที่อุณหภูมิสูง นักเคมีกายภาพพยายามที่จะเข้าใจปรากฏการณ์เหล่านี้ในระดับที่เล็กมาก - ในระดับของอะตอมและโมเลกุล - เพื่อให้ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับวิธีการทำงานของปฏิกิริยาเคมีและสิ่งที่ให้วัสดุเฉพาะคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเอง

ที่เกี่ยวข้อง:รางวัลโนเบลในวิชาเคมีที่มอบให้สำหรับนักแก้ปัญหา 'ปัญหาภาพสะท้อน'

การวิจัยประเภทนี้ช่วยแจ้งสาขาเคมีสาขาอื่น ๆ และเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ACS- ตัวอย่างเช่นนักเคมีกายภาพอาจศึกษาว่าวัสดุบางอย่างเช่นพลาสติกอาจทำปฏิกิริยากับสารเคมีวัสดุที่ออกแบบมาเพื่อสัมผัสกับ

นักเคมีทำอะไร?

นักเคมีทำงานในหลากหลายสาขารวมถึงการวิจัยและพัฒนาการควบคุมคุณภาพการผลิตการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมการให้คำปรึกษาและกฎหมาย พวกเขาสามารถทำงานที่มหาวิทยาลัยเพื่อรัฐบาลหรือในอุตสาหกรรมเอกชนตามACS-

นี่คือตัวอย่างของสิ่งที่นักเคมีทำ:

การวิจัยและพัฒนา

ในสถาบันการศึกษานักเคมีทำการวิจัยมีจุดมุ่งหมายเพื่อความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อเฉพาะและอาจไม่จำเป็นต้องมีการใช้งานเฉพาะในใจ อย่างไรก็ตามผลลัพธ์ของพวกเขายังสามารถนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์และแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้อง

ในอุตสาหกรรมนักเคมีในการวิจัยและพัฒนาใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนาหรือปรับปรุงผลิตภัณฑ์หรือกระบวนการเฉพาะ ตัวอย่างเช่นนักเคมีอาหารปรับปรุงคุณภาพความปลอดภัยการจัดเก็บและรสชาติของอาหาร นักเคมียาพัฒนาและวิเคราะห์คุณภาพของยาและสูตรทางการแพทย์อื่น ๆ และนักเคมีเกษตรพัฒนาปุ๋ยยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืชที่จำเป็นสำหรับการผลิตพืชขนาดใหญ่

บางครั้งการวิจัยและพัฒนาอาจไม่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาผลิตภัณฑ์เอง แต่เป็นกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับการทำผลิตภัณฑ์นั้น วิศวกรเคมีและวิศวกรกระบวนการกำหนดวิธีการใหม่ ๆ เพื่อให้การผลิตผลิตภัณฑ์ของพวกเขาง่ายขึ้นและคุ้มค่ามากขึ้นเช่นการเพิ่มความเร็วและ/หรือผลผลิตของผลิตภัณฑ์สำหรับงบประมาณที่กำหนด

การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม

นักเคมีสิ่งแวดล้อมศึกษาว่าสารเคมีมีปฏิกิริยาอย่างไรกับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติลักษณะของสารเคมีและปฏิกิริยาทางเคมีที่มีอยู่ในกระบวนการธรรมชาติในดินน้ำและอากาศ ตัวอย่างเช่นนักวิทยาศาสตร์สามารถรวบรวมดินน้ำหรืออากาศจากสถานที่ที่น่าสนใจและวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการเพื่อตรวจสอบว่ากิจกรรมของมนุษย์มีการปนเปื้อนหรือจะปนเปื้อนสภาพแวดล้อมหรือส่งผลกระทบในรูปแบบอื่น ๆ นักเคมีสิ่งแวดล้อมบางคนยังสามารถช่วยแก้ไขหรือกำจัดสารปนเปื้อนออกจากดินได้สำนักงานสถิติแรงงานสหรัฐ-

ที่เกี่ยวข้อง:สารกำจัดศัตรูพืชตกค้างที่เชื่อมโยงกับความอุดมสมบูรณ์ของผู้หญิงที่ลดลง

นักวิทยาศาสตร์ที่มีพื้นฐานด้านเคมีสิ่งแวดล้อมสามารถทำงานเป็นที่ปรึกษาสำหรับองค์กรต่าง ๆ เช่น บริษัท เคมีหรือ บริษัท ที่ปรึกษาให้คำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการปฏิบัติและขั้นตอนการปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม

กฎ

นักเคมีสามารถใช้ภูมิหลังทางวิชาการของพวกเขาเพื่อให้คำแนะนำหรือสนับสนุนสำหรับประเด็นทางวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างเช่นนักเคมีอาจทำงานในทรัพย์สินทางปัญญาซึ่งพวกเขาอาจใช้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ของพวกเขากับปัญหาลิขสิทธิ์ในวิทยาศาสตร์หรือในกฎหมายสิ่งแวดล้อมซึ่งพวกเขาอาจเป็นตัวแทนของกลุ่มผลประโยชน์พิเศษและยื่นขออนุมัติจากการควบคุมหน่วยงานก่อนกิจกรรมบางอย่างเกิดขึ้น

นักเคมียังสามารถทำการวิเคราะห์ที่ช่วยในการบังคับใช้กฎหมาย นักเคมีทางนิติวิทยาศาสตร์จับภาพและวิเคราะห์หลักฐานทางกายภาพที่ทิ้งไว้ในที่เกิดเหตุเพื่อช่วยกำหนดตัวตนของผู้คนที่เกี่ยวข้องรวมทั้งตอบคำถามสำคัญอื่น ๆ เกี่ยวกับวิธีการและสาเหตุที่อาชญากรรมเกิดขึ้น นักเคมีทางนิติวิทยาศาสตร์ใช้วิธีการวิเคราะห์ที่หลากหลายเช่นโครมาโตกราฟีและสเปกโตรเมตรีซึ่งช่วยระบุและหาปริมาณสารเคมี

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม:

• ค้นหาคำตอบที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นสำหรับคำถามทั้งหมดของคุณเกี่ยวกับเคมีที่สมาคมเคมีอเมริกันเว็บไซต์.
• ดูสิ่งนี้มีประโยชน์แนะนำวิดีโอเคมีจากสถาบัน Khan
• ค้นพบประวัติของเคมีและนักเคมีที่มีชื่อเสียง

บทความนี้ได้รับการอัปเดตเมื่อวันที่ 5 พฤศจิกายนโดยวิธีการทำงานของบรรณาธิการ Ben Biggs