Bu Blogda Ara

Yükleniyor...

7 Mayıs 2011 Cumartesi

KİMYA


Kimya bilimi doğada mevcut olan bütün maddeleri inceleyen bir bilim dalıdır, tüm madde-enerji ilişikleri baz alındığında Kimya, en genel tanımda bir mekanik, daha da ötesinde bir kinematiktir. Kısaca Kimya, hareketi ve sonuçlarını inceler. Burada hareket söyleminden kasıt, özünde elektronların hareketidir (buna "elektronik hareket" deniyor). Kimya bu bağlamda büyük ölçüde kuantum mekaniğinden, yani mikromekanikten güç alır. Kimya'da büyük (yığınla) maddenin makroskopik incelenmesi yalnızca Termodinamik ve Akışkanlar Mekaniği dallarında söz konusudur; geriye kalan kimya tamamen mikro boyutlara sahiptir. Mikro-makro özellikler arası geçiş ise yine bir başka kimya dalı olan "İstatistik Mekanik" yoluyla sağlanır. Fizik ile Kimya arasındaki kesin bir sınır olmamakla birlikte genel olarak söylenebilir ki Fizik ve Kimya'nın yüzde 80'i tıpatıp aynıdır, geriye kalan yüzdelik dilim farkı uygulama niteliğinde farkeder; örneğin kimyacı için gezegenlerin mekanik incelenmesi ya da bir topun eğik atış hareketi önemli olmadığı gibi, fizikçi için de organik kimya içeriğinin bir anlamı yoktur. Yaklaşık 3,5 milyon organik, 2 milyon kadar da anorganik bileşik olduğu düşünülürse, Kimya bilimi yaklaşık 6 milyon bileşiğin incelenmesini kapsar, bu konudaki bilgi ve etkinlikleri sistemli hale getirmek, bir sistematik geliştirmek amacıyla birbiriyle ilgili bileşikleri, sistemleri, yöntemleri ve amaçlarını gruplayan birçok alt dala ayrılır: Analitik kimyaBiyokimyaAnorganik kimya (İnorganik kimya), Organik kimyaFizikokimyaKuantum mekaniğiİstatistik mekanikKuantum kimyasıNükleer kimya,Katı hal kimyasıSıvı hal kimyasıPlazma kimyasıParçacık kimyası (Yüksek enerji kimyası) başlıca Kimya dallardır. Kimya denilince ilk önce aklımıza bütün maddeleri inceleyen bilim dalı gelmelidir. Özellikle maddelerin yapı taşlarını inceler. Kimya Mühendisliği (isminden yola çıkılarak) Kimya sektörü olarak değerlendirilmemelidir. Kimya'nın bir sektörü yoktur, olamaz; Kimya Mühendisliği kimyasal maddelerin sanayide üretimi, kontrolü ve üretim şemalarının dizaynı ile ilgilenir, Kimya mühendisinin kimyager ile yaptıkları iş bazında hiçbir ilgisi yoktur. Kimya mühendisliği daha ziyade bir tür sanayi mühendisliği olarak değerlendirilmelidir.

Kimyanın ana bilim dalları [değiştir]

Bu listeye ek olarak Kimya dallarını "saf (temel)" ve bunlardan türeyen "uygulamalı" Kimya dalları olarak da sınıflandırabiliriz:
Not: Anorganik kimyaOrganik kimya ve Biyokimya da bir uygulamalı Kimya dalı olan Kuantum kimyası'nın sırasıyla anorganik, organik ve biyomoleküllere olan uygulamalarıdır; bunlar da uygulamalı kimya dallarıdır.

Kuantum Kimyası


Kimya biliminin temel dallarından biri olan Kuantum Mekaniği'nin atom ve moleküllere uygulanması ile ilgilenen Kimya altdalıdır. Temel bir dal, yani saf Kimya olan Kuantum Mekaniği'nin bir uygulaması olduğundan uygulamalı Kimya dalı olarak değerlendirilebilir. Kuantum Kimyası'nda Schrödinger, Dirac, vb dalga denklemlerinin çözümüyle ilgilenilir. Ancak genellikle en çok tercih edilen, EM alan yokluğunda, spinsiz ve rölativistik olmayan Schrödinger denkleminin çözümüdür. Tek elektronlu sistemler dışında Schrödinger denklemi analitik olarak çözülemediğinden, çok elektronlu sistemler için nümerik çözümler yapılır. Kuantum Kimyası'nda bu nümerik çözümleri yapmak üzere çeşitli yöntemler vardır. Bunlar;
  • Sıfırdan teorik yöntemler (Ab initio yöntemleri)
  • Yarı-ampirik yöntemler
  • Yoğunluk fonksiyoneli yöntemleri
Bu yöntemlere örnek verecek olursak;
  • Sıfırdan teorik yöntemler: HF, CI, CC, MPN, vb.
  • Yarı-ampirik yöntemler: AM1, PM3, SAM1, PM5, PDDG/PM3, RM1, PM6, vb.
  • Yoğunluk fonksiyoneli yöntemleri: LDA, GGA, vb.
Bu yöntemlerle Schrödinger dalga denklemi, iterasyon tekniğiyle art arda defalarca kez çözülür; ardışık iki iterasyon sonucu arasında önemsiz nitelikte küçük bir fark kalana kadar süreç devam ettirilir. Iterasyon bittiğinde artık sonuç "kendi içinde tutarlıdır (self consistent)" denir. Bu hesaplamalar ticari paket yazılımlar tarafından gerçekleştirilir. Bu yazılımlar hesapları yapmak üzere oluşturulmuş özel kodlardır ve FORTRAN programlama dili ile yazılmıştır. GAUSSIAN[1], MOLPRO[2], SPARTAN[3], MOLCAS[4], vb. programlar bunlara örnektir. Ab initio yöntemleri hiçbir yaklaşımın yapılmadığı full hamiltoniyeni kulllanır ve hiçbir denel veri kullanmaz. Bu nedenle sıfırdan teorik yöntemler denilmiştir. Yarı-ampirik yöntemler hamiltoniyene yaklaştırımlar yapabilir, iki elektron integrallerine ihmaller uygulayarak integrallerde sayıca azalma ve basitleştirme sağlar. Bu nedenle ab initio hesaplamalarına oranla yarı-ampirik hesaplamalar çok daha kısa sürmektedir. Ancak sonuçlar ab initio sonuçları yanında hassas değildir. Bu nedenle orbital enerjileri yerine çıktı olarak toplam enerji ya da entalpi değerleri verir. Ab initio yöntemleri hassastır; ancak sistem büyüdükçe hesaplar zorlaşır, bilgisayar kaynakları yetersiz kalır ve bu durumda yarı-ampirik yöntemlere başvurulması kaçınılmazdır. Ab initio yöntemleri genelde 100 atomlu sistemlere kadar uygulanabilirken, yarı-ampirik yöntemler 1000 atomlu bileşiklere kadar uygulanabilir. Ayrıca yarı-ampirik yöntemler denel veriler kullandığı için ab initio yöntemlerinde Schrödinger denklemi nedeniyle ihmal edilen rölativistik enerjiyi de içerir; bu nedenle ağır metal bileşiklerine uygulanabilen yöntemlerdir. Özellikle periyodik çizelgenin 3. periyodundan itibaren atomlarda rölativistik enerji, korelasyon enerjisinden daha büyüktür ve mutlaka hesaplanmalıdır. Örneğin atom numarası yalnızca 19 olan K (potasyum) atomunun rölativistik enerjisi, korelasyon enerjisinin yaklaşık iki katıdır. Kuantum kimyası'nda rölativistik katkılar Breit denklemi ya da Dirac denklemi kullanılarak yapılmaktadır. Bu, özel olarak "Rölativistik Kuantum Kimyası" olarak bilinir. Kuantum Kimyası'nın anorganik ve organik bileşiklere uygulanması ile Anorganik kimya ve Organik kimya türetilebilir. Kuantum kimyası'ndan elde edilen teorik sonuçlar, kimyasal kinetik, termodinamik, vb pek çok alanda kullanılır. Özellikle yeni sentezlenmiş ya da deneysel incelemesi çok pahalı olan moleküller için kuramsal hesaplamalar oldukça önemlidir.

Fiziksel Kimya


Fiziksel kimya, organik ya da inorganik, yalın ya da karışım halindeki kimyasal sistemleri fizik yasaları yöntemleriyle inceleyen bilim dalı.

Alanları [değiştir]

Analitik Kimya


Analitik kimya Kimya bilimine bağlı ana bilim dallarından biri.
Belirli bir maddenin kimyasal bileşenlerinin ya da kimyasal bileşenlerinden bir bölümünün niteliğinin ve niceliğinin incelendiği bilim dalıdır.

Türleri [değiştir]

Kimyasal analiz sırasıyla kalitatif (nitel) ve kantitatif (nicel) olmak üzere iki şekilde uygulanır. Bir maddenin hangi bileşenlerden (element veya bileşiklerden) meydana geldiğini bulmaya yarayan analiz türüne kalitatif; bu bileşenlerden her birinin ne yüzdede olduğunu bulmaya yarayan analiz türüne de kantitatif analiz denir.
Kantitatif analiz, metodlar yönünden klasik ve modern olmak üzere ikiye ayrılır. Klasik metodlar maddenin ağırlık ve hacim özelliklerine dayanan metodlardır. Maddenin ağırlığı göz önüne alınarak yapılan analize gravimetrik, hacim göz önüne alınarak yapılana da volumetrik analiz denir. Gravimetrik ve volumetrik analizlerin her ikisi de günümüzde çok kullanılmaktadır. Bilhassa fen ve şehirciliğin gelişmesiyle, medeniyeti tehdit etmeye başlıyan çevre meselelerinin tesbiti çalışmaları bu metodların önemini bir kat daha artırmıştır.
Modern metodlara İnstrumental metodlar (enstrümental analiz) da denilmekte olup, 1930 yılından sonra hızlı olarak gelişmeye başlamıştır. Bu metodlar, maddenin ışık absorbsiyonuışık emisyonu,magnetikelektrikradyoaktiflik gibi özellikleri üzerine kurulmuştur. Bugün sadece bir özellik üzerine kurulmuş olan metodlar ciltlerle kitap doldurulacak kadar çoğalmıştır. İnstrumental analiz klasik analizden daha hassas, daha az zaman alıcı ve daha kolay olmakla beraber, sonuçlarının değerlendirilmesi bakımından uzman kimyacılara ihtiyaç gösterir.
Bir analiz için uygulanacak analiz metodu madde miktarına bağlı olarak değişir. 50 mg'dan daha fazla madde miktarı ile yapılan analize makro analiz, 10-50 mg arasındaki miktarla yapılan analize yarı-mikro analiz, 1-10 mg arasındaki miktarla yapılan analize mikro analiz, 0,001-1 mg arasındaki miktarla yapılan analize ultra-mikro analiz ve 0,001 mg'ın altında kalan miktarla yapılan analize de sub-mikro analiz denir. Mikro, ultra-mikro ve sub-mikro analizlere bilimsel çalışmalarda başvurulur.

Kullanıldığı Alanlar [değiştir]

Bilimin, teknolojininkliniklerin ihtiyaçlarına göre çeşitli cihaz ve metodlar geliştirilmiştir. Mesela şeker fabrikalarında ayarlanmış polarimetreler yardımıyla şeker pancarındaki şeker oranı ölçülebildiği gibi, kliniklerde kan ve idrardaki üre, şeker, azot; ayarlı araçlarla tayin edilebilmektedir.

Biyokimya


Biyokimyabitkihayvan ve mikroorganizma biçimindeki bütün canlıların yapısında yer alan kimyasal maddeleri ve canlının yaşamı boyunca sürüp giden kimyasal süreçleri inceleyen bilim dalıdır.
Biyokimyanın amacı her şeyden önce, hücre nin temel bileşenleri olan proteinkarbonhidratlipit gibi organik bileşiklerin ve yaşamsal önem taşıyan kimyasal tepkimelerde en büyük rolü oynayan DNA nükleik asitlerinvitaminlerin ve hormonların yapısal ve nicel çözümlemesini yapmaktır. Canlılardaki protein bileşimi, besinlerin enerjiye dönüşmesi, kalıtsal özelliklerin kimyasal mekanizmalarla iletilmesi gibi yaşam süreçlerinin araştırılması da yine biyokimyanın ilgi alanına girer.
Her yaşam bilimi ve kimya ile uğraşmakta olan fakültede (tıpeczacılıkbiyolojiziraatveterinerlik vs.) ilgili biyokimya kürsüsü bulunur. İnsan sağlığıyla ilgili bilimlerde iki alanda incelenir: 1. Temel biyokimya 2. Klinik biyokimya.
Klinik biyokimya laboratuvar uzmanlığı ise, klinik laboratuvar bilimi ve teknolojisinin hasta bakımı için kullanıldığı bir tıp disiplini olup, sağlık ve hastalıktaki biyokimyasal mekanizmaları, hastalıkların önlenmesi, tanı ve ayırıcı tanı, prognoz ve tedavinin izlenmesindeki testleri, laboratuvar sonuçlarının tıbbi yorumlarını, klinisyenlere konsültasyonunu ve laboratuvar tanıyı içeren, tıbba ve kliniğe özgün bir laboratuvar bilimi ve uzmanlık alanıdır. Ülkemizde tüm tıp uzmanlık alanlarında olduğu gibi, bu alanın uzmanları da 1219 sayılı Tababet ve Şuabatı San'atlarının Tarzı İcrasına Dair Kanun'un 9 ncu maddesine göre, 19/06/2002 tarih ve 24790 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan Tıpta Uzmanlık Tüzüğü'ne göre yetişmektedirler.
Bu bilim alanının lisans eğitimi ülkemizde sadece Ege Üniversitesi Biyokimya Bölümü'nde verilmektedir. Bölümde aynı zamanda biyokimya ağırlıklı biyokimyagerlik ve biyoteknoloji ağırlıklı biyokimyagerlik opsiyonları bulunmaktadır.
21. yüzyılın biyolojik bilimler ve biyoteknoloji çağı olacağı kabul edilmektedir. Bilim ve teknolojinin amacı sağlıklı bir çevre ve sağlıklı bir yaşamdır. Bu nedenle bugün hayal bile edilemeyecek olanakların insanlığın hizmetine sunulmasında en büyük pay gelecekte bu meslek üyelerinin olacaktır. Son yılların Nobel bilim ödüllerinin büyük oranda biyokimyasal çalışmalara verilmiş olması bunun en güzel kanıtıdır. İş olanaklarının, biyokimya, biyoteknoloji ve gen teknolojisinde gözlenen gelişmelere paralel olarak yoğunlaşması gelişmiş ülkelerde yayınlanan bilimsel dergilerdeki iş ilanlarının büyük bir kısmının bu alanlara yönelik oluşu ile kanıtlanmaktadır.

Çekirdek Kimyası

Çekirdek kimyasıkimyanın ışınetkinlikçekirdek tepkimesi ve çekirdek özellikleriyle ilgilenen bir alt dalıdır. Kuantum mekaniği'nin atom çekirdeğine uygulanması ile ortaya çıkmıştır. Fizik'teki dengi Nükleer Fiziktir. Örneğin çekirdekten alfa taneciklerinin yayılması Kuantum Mekaniği ilkeleri ile başarıyla açıklanmıştır. Çekirdek modelleri de Kuantum Mekaniksel olarak ortaya atılmış, günümüzde de başarıyla uygulanan modellerdir. Radyoaktivite, Radyasyon kimyası ve Nükleosentez de bu dalın altdallarıdır. Çekirdeklerin kararlılıkları artan nötron sayıları ile azalmakla birlikte, kararlılığın çekirdeğin ağır olması ile ilgisi yoktur. Oldukça kararlı süper ağır elementlerin varlığı teorik olarak öngörülmüştür ve sentez çalışmaları başlamıştır. Bu elementler de "kararlılık kuşağı" içindedir.

İnorganik Kimya

İnorganik kimya, (anorganik kimya olarak da bilinir) inorganik, organik olmayan, yani karbon-hidrojen bağı içermeyen bileşiklerin özelliklerini ve kimyasal davranışlarını inceleyen kimya dalı. Anorganik ve organik kimyayı birleştiren organometalik bileşikler, organometalik kimya adında başka bir dalı oluşturur.