Kimya
Kimya, Maddelerin bileşimlerini, yapılarını, özelliklerini ve geçirdikleri dönüşümleri inceleyen bilim. Kimya inceleme alanı bütün maddi evreni kapsadığından, öbür bilimlerin anlaşılmasında da anahtar işlevi görür.
Çeşitli elementler ve bileşikler üstünde yüzyıllar boyunca yapılan gözlemlerin ve ölçümlerin sonucu olarak, temel bir kimya kuramı geliştirilmiştir. Bu kurama göre, madde, "atom" denilen çok küçük parçacıklardan oluşur. Bilinen farklı atom türlerinin sayısı 100'den çoktur ve "kimyasal elementler" diye adlandırılırlar. Aynı elementin ya da farklı elementlerin atomları birleşerek moleküller ve bileşikler oluşturabilirler. "Kimyasal bağlar" adı verilen güçler, özellikle de elektrostatik güçler, atomları bir arada tutarlar. Kimyasal tepkimeye giren iki ya da daha çok molekül, kimyasal bağların kopması ya da oluşması yoluyla çeşitli değişiklikler geçirerek, farklı moleküller oluşturabilirler.
KİMYANIN DALLARI
Kimyanın çeşitli alanları beş alt dalda sınıflandırılır: Organik kimya, inorganik (ya da anorganik) kimya, fiziksel kimya, biyokimya, analitik (ya da çözümleyici) kimya.
Organik kimya, başlangıçta canlılardan elde edilen bileşiklerle sınırlıyken, günümüzde hidrokarbonları (karbon ile hidrojenden oluşan bileşikleri) ve türevlerini de ele almaktadır. İnorganik kimya, hidrokarbonlar dışında bütün elementlerden türeyen bileşikleri inceler. Biyokimya, canlı sistemlerle ilgili süreçlerin içerdiği bileşikleri ve tepkimeleri inceleyen alt bölümdür. Fiziksel kimya, maddenin yapısını ve maddedeki fiziksel ya da kimyasal değişiklikler sırasında oluşan enerji değişikliklerini ele alır. Bu alan, öbür alt bölümlerin kimyasal gözlemlerine kuramsal dayanak sağlar. Analitik (ya da çözümleyici) kimya, kimyasal maddelerin tanımlanmasıyla, bir karışımda bulunan maddelerin miktarlarının belirlenmesiyle ve karışımların bileşenlerine ayrıştırmasıyla ilgilenir.
Ayrıca, kimya ile öbür fiziksel bilimlerin kesiştiği alandaki konuları ele almak için günümüzde özel alt bölümler gelişmiştir. Sözgelimi, kısa bir süredir yaşamın kimyasal kökeni araştırılmakta, bu araştırmalarda, alçak basınçlarda basit moleküllerin tepkimeye girmelerinin sonucu olarak, canlı organizmalarda bulunan proteinler gibi karmaşık organik moleküllerin oluşumu İncelenmektedir.
Dallararası bir bilim olan astrokimya, evrendeki kimyasal bileşenlerin, özellikle de yıldızlar arası maddenin kökenini ve etkileşmesini inceler. Yer kimyası, yerbilimin kimyasal yönleriyle (sözgelimi, filiz işleme tekniklerinin iyileştirilmesiyle; kömürün kullanımıyla; şist yağının elde edilmesiyle) ve olağan standartlara göre kuru sayılan kuyulardan petrol özütlemek için kimyasal maddelerin kullanılmasıyla ilgilenir.
Nükleer kimya (ya da çekirdek kimyası), atom çekirdeğinin doğal ve yapay dönüşümlerini ele alır. Günümüzde bu alandaki çalışmalar, nükleer enerjinin güvenli, verimli kullanımı ve nükleer atıkların yok edilmesi üstünde yoğunlaşmıştır. Kimyasal elementlerin radyoaktif izotoplarıyla ilgilenen radyokimya, kimyasal ve biyokimyasal sistemlerin daha iyi anlaşılması için bu izotoplardan yararlanılmasını inceler. Çevre kimyası, çeşitli elementlerin ve bileşiklerin çevreküre (ekosfer) üstündeki etkisini ele alır.
KİMYANIN ARAÇLARI
Kimya bir laboratuvar bilimidir; kimya laboratuvarındaki donanım da çoğunlukla ölçümlerle ilgilidir. Kütleyi ölçmek için terazi, hacmi ölçmek için pipet ve büret, renk yoğunluğunu ölçmek için renkölçer (kolorimetre), sıcaklık değişikliklerini ölçmek için sıcaklıkölçer (termometre) kullanılır. Elektronikte ve bilgisayar teknolojisinde sağlanan ilerlemeler, maddelerin kimyasal özelliklerini, yapılarını, içeriklerini doğru ve duyarlı olarak belirleyen bilimsel aygıtların geliştirilmesine olanak vermiştir.
Modern kimya araçlarının çoğunun üç ana bileşeni vardır: Enerji kaynağı; içine madde konularak enerji uygulanmasını sağlayan örnek bölmesi; enerjinin örnek üstündeki etkisini belirleyen bir tür detektör. Sözgelimi bir kimyacı, X ışınlarını saçan bir X ışını kırınımölçeri kullanarak, billurları oluşturan atomların, iyonların ve moleküllerin düzenlenişini belirleyebilir. Modern laboratuvarların çoğunda bulunan, morötesi, görünür ışık ve kızılötesi spektrofotometreleri, farklı dalga boylarındaki ışığı, gaz ya da sıvı örneklere uygular. Böyle bir yöntemle kimyacı, moleküllerde atomların düzenlenişini ve elektron konbiçimini belirleyebilir. Nükleer magnetik rezonans spektrofotometresi, güçlü bir magnetik alan içindeki örneğe, radyo frekansı ışınımı uygular. Kullanılan örneğin bu enerjiyi soğurması, moleküller içindeki bağlanma konusunda kimyacıya bilgi sağlar. Kullanılan öbür aygıtlar arasında, enerji kaynağı olarak elektronları kullanan kütle spektrometreleri (tayfölçer) ve ısıdan yararlanan ayrımsal ısıl çözümleyiciler sayılabilir.
Karmaşık karışımları bileşenlerine ayırmak için kromatografi yöntemini kullanan aygıtlar, bütünüyle farklı bir araç grubu oluşturur. Kimyacılar, kimyasal tepkimelerde mikrosaniye düzeyinde ortaya çıkan atom ve molekül süreçlerini araştırmak için, son derece kısa süreli lazer ışığı atımlarından da yararlanmaktadırlar. Bunlar ve başka aygıtlar öylesine çok veri sağlamaktadır ki, günümüzde kimyacılar, sonuçları çözümlemek için sık sık bilgisayar kullanmak zorunda kalmaktadırlar.
TOPLUM ÜSTÜNDEKİ ETKİ
Kimya, insanların dört temel gereksinmesiyle yakından ilişkilidir: Beslenme, giyinme, barınma, sağlık hizmetleri. Kimya uygulamaları, çoğunlukla, kimyasal madde üretimiyle uğraşan sanayileri akla getirir. Kimya sanayisinin önemli bir kesimi, inorganik ve organik kimyasal maddelerin üretimiyle uğraşır; bu maddeler, başka sanayi dallarında uygulanan kimyasal işlemlerde tepken olarak kullanılır.
Kimyasal bağlarla bağlanmış, birbirini yineleyen basit birimlerin oluşturduğu büyük moleküller olan polimerleri inceleyen kimyanın alanı plastikleri, reçineleri, doğal ve yapay kauçuğu, yapay lifleri ve koruyucu kaplamaları kapsar. 1930 yıllarının sonlarından bu yana olağanüstü ölçüde gelişmiştir. Doğal tarım ürünlerinden elde edilen doğal kauçuğun ve kaplamaların (boyaların, verniklerin, cilaların ve emayların) yapımı, 150 yılı aşkın süreyle kimya sanayisinin temel işlevini oluşturmuştur.
Yeni enerji kaynaklarının aranması ve var olan kaynakların iyileştirilmesi de, birçok bakımdan kimyayla ilgili sorunlardır. Ham hidrokarbonlar arıtılarak benzin ve petrokimya sanayisi ürünleri gibi ürünlerin elde edilmesi, petrol sanayisinin özünü oluşturur. Nükleer enerjiden yararlanılması, büyük ölçüde, yakıtın kimyasal olarak hazırlanıp yeniden işlenmesine, nükleer atıkların yok edilmesine, korozyon ve ısı aktarımı sorunlarına dayanır. Güneş enerjisinin elektrik enerjisine çevrilerek depolanması, öncelikle kimyasal bir işlemdir; yakıt hücrelerinin geliştirilmesi de, kimya teknolojisine ya da elektrokimya teknolojisine dayanır.
Kimyasal araştırma, ilaç sanayisindeki üretim işlemlerinin temeli olmuştur. Belirli kimyasal maddelerin denetimli olarak bedene verilmesi, hastalıkların teşhisine, tedavisine, çoğunlukla da bütünüyle iyileşmesine yardımcı olur. İlaç tedavisi ya da kimyasal tedavi (kemoterapi), kanserle savaşta birinci tedavi yöntemidir.
Aşağı yukarı 1940 yıllarından bu yana, tarım alanında çok büyük gelişmeler gerçekleştirilmiştir; Bunun başlıca nedeni, çiftçilerin kimyasal gübreler, böcek ve zararlı ot öldürücü ilaçlar kullanmalarıdır. Kimya sanayisinin öbür dallan arasında sabun üretimi, besinlerin işlenmesi, cam, kâğıt, metal ve fotoğraf gereci üretimi sayılabilir.
Not: Kimyasal değişikliklerin denetlenmesi, çözümlenmesi, ölçülmesi ve bazen de yeniden oluşturulması, araştırma kimyacılarının başlıca görevleri arasındadır.
Özel uygulamalar: Çok eski tarihlerden bu yana, kimyanın kapsamında sayılan ana etkinliklerin yanı sıra, başka meslekleri destekleyen araştırmalar da yapılmaktadır. Müzeler, sanat yapılarının korunmasında ve restorasyonunda, nesnelerin yaşının belirlenmesinde (karbon 14 yöntemi, vb.), taklit yapıtların saptanmasında kimyadan yararlanır. Adli tıp laboratuvarlarında çalışan kimyacılar, adalet kuruluşlarına yardımcı olacak testler uygularlar. Toksikologlar, kimyasal maddelerin canlı sistemler üstünde yolaçabilecekleri zararlı etkileri incelerler. Temizlik mühendisliği ve lağımların işlenmesiyle uğraşan kimya da, nüfus arttıkça ve çevreyle ilgili kaygılar yoğunlaştıkça, toplum açısından çok büyük önem kazanmıştır.
Sorunlar: Kimya ve ilgili teknolojilerin uygulaması, insanlara, hayvanlara ve çevreye hemen ya da uzun dönemde zarar veren kimyasal maddeler üretilmesine yol açmıştır. Çevre kirlenmesi yeni bir sorun değildir; ama kimya sanayisinin hızla büyümesi ve çok gelişmiş kirlilik saptama aygıtlarının kullanımı biraraya gelince, kirliliğin boyutu kamuoyunun dikkatini çekmeye başlamıştır.
Sanayi atıklarının atmosfere ve su kaynaklarına boşaltılması, çevrenin bozulması konusunda ciddi kaygılara yol açmaktadır. Çalışanların, işyerlerinde bazı zehirli maddelerin etkisinde kalmaları, uzun erimli sağlık sorunları doğurmuştur. Ayrıca, bazı böcek ve zararlı ot ilaçlarının kullanılması, etkileri günümüzde tam anlamıyla anlaşılamamış olan uzun dönemli zehirlenmeye yol açabilir. Kimyasal ve biyolojik savaş maddeleri ile nükleer atıkların güvenle depolanması ve yok edilmesi, ciddi bir sorun olmayı sürdürmektedir. Kimya teknolojisinde sağlanan bir ilerleme, hemen her zaman, çevrede değişikliğe yol açarak bir bedel doğurur.
Görevler ve eğilimler: Yeni enerji kaynaklarının yaratılması ve hastalıkların, kıtlığın, çevre kirliliğinin ortadan kaldırılması gibi teknoloji sorunları, kimyanın geleceğini büyük ölçüde belirleyecektir. Başka bir görev de, var olan kimyasal ürünlerin, sözgelimi böcek ve zehirli ot öldürücü ilaçların güvenliğinin artırılmasıdır. İnsan bedenindeki karmaşık kimyasal süreçler konusunda yapılacak araştırmalar, çeşitli hastalıklarla ve işlev bozukluklarıyla ilgili yeni kavrayışlar sağlayabilir. Sanayi süreçlerinin daha iyi duruma getirilmesinin, enerji ve hammadde kullanımının en aza indirilmesine yardımcı olarak, çevre üstündeki olumsuz etkileri azaltacağı sanılmaktadır.