Kimya Nedir? Organik Kimya ve Diğer Anabilim Dalları Nelerdir?

Başlıklar

• - Kimya Nedir?
• - Kimyanın Tarihi
• - Kimyanın Temel Kanunları
• - Kimyanın Anabilim Dalları
• - Kimya Ne İşe Yarar?

Kimya Nedir?

Kimya bir bilim dalı olmakla birlikte çoğu zaman akla laboratuvar testleri, tehlikeli maddeler, gıda katkı maddeleri gelir. Fakat kimya bunların çok daha ötesinde, hayatın her alanında yer almaktadır. Kimya nedir sorusunun cevabına çok geniş bir açıdan bakmakta fayda bulunmaktadır.

Kimya, maddenin yapısını, bileşimini, özelliklerini araştıran, uygulayan bilim dalına verilen isimdir. Daha genel ifadeyle kimya, maddelerin özellikleri, sınıflandırılması, bileşenleri, atomları, tepkimeleri gibi her konusuyla ilgilenir. Kapsama alanı geniş olduğu için kimya bilimi çeşitli anabilim dallarına ayrılmaktadır.

Kimya sözcüğüne baktığımızda simya sözcüğüyle aynı kökten geldiğini görmekteyiz. On yedinci yüzyılda kimya ile simya aynı disiplini tanımlamak için kullanılmıştır. On sekizinci yüzyıla gelindiğindeyse iki sözcük arasında ayrım gözetilmeye başlanmıştır. O dönemde simya metalden altın yapmakla ilgili çalışmaları tanımlamada tercih edilmiştir. Arapçada al-kimya sözcüğünden türetilmiş olan simya, Grekçede de himya sözcüğünden gelmektedir. Himya da metal eritmek manasındadır.

Kimyanın Tarihi

Kimya nedir ile ilgili pek çok araştırma yapılmış ve özellikle tarihi üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Araştırmalara göre de kimya tarihi dört ana başlıkta toplanmıştır:

• Simya öncesi dönem: Kimya alanında yapılan araştırmalar ilk örneklerin Antik Mısır’da başladığını göstermektedir. M.Ö. 2000’Li yıllarda Mısırlılar kimyasal yöntemlerle kozmetik tozlar üretmektedir. Babiller Kral Hammurabi döneminde (M.Ö. 1792-1750) altın, gümüş, kurşun, cıva, bakır, demir gibi metalleri tanımlamışlardır. Bunlara semboller vermişlerdir. Yunan felsefecileri doğal olayları doğal nedenlerle açıklamaya çalışmışlar, böylece simya öncesi kimya biliminin temellerini atmışlardır. Simya öncesi dönemde Miletli Tales maddenin prensiplerini araştırmış evrenin temel maddesinin su olduğu fikrini öne sürmüştür. Yine Miletli Anaksimandros suya karşıt olan ateşin nasıl oluştuğu üzerine sorgulamalara girişmiştir. Empedokles evrenin hava, su, ateş ve topraktan oluştuğu iddiasında bulunmuştur. Aristoteles elementlerin özellikleri üzerine fikir geliştirmiştir. Farklı elementlerin, farklı özellikleri olduğunu, bunun da nicel değişikliklere neden olduğunu belirtmiştir. Nicel özelliklerin değişmesiyle bir elementin başka bir elemente dönüştürülebileceğini, maddelerde değişim olabileceğini öne sürmüştür.
• Simya dönemi: M.Ö. 320 – M.S. 300 yıllarında Aristoteles’in fikirlerinden etkilenen simyacılar Mısır, İran ve Akdeniz kıyılarında Aristo ve diğer Yunan filozoflarının fikirlerini pratiğe dökmeye başlamışlardır. Simyacılar bu dönemde ilk kez ucuz metallerden altın elde etmeye yarayan felsefe taşını da üretmek için çaba sarf etmişlerdir. 13. Yüzyılda bütün Avrupa’da simya yayılmış, devlet adamları simyacılara ilgi gösterir olmuşlardır. 14. Yüzyılda ise Katolik kilisesi simyaya karşı durmuştur. 1317’de papa John XXII simyacılığa yasak getirmiştir. 17. Yüzyıla kadar simya az da olsa varlığını sürdürmüştür. 1661 yılında Robert Boyle The Sceptical Chymist adlı eserini yayımlamıştır. Bu eserinde Aristoteles’in dört element teorisini reddettiği gibi simyacılık döneminin sona erdiğini de ortaya koymuştur. Simya döneminde simyacılar pek çok araştırma yapmış, deneyler ve laboratuvar teknikleri geliştirilmiştir. Bileşik elementler keşfedilmiştir.
• Geleneksel kimya: 17. Yüzyılın sonlarında geleneksel kimya dönemi başlamıştır. 19. Yüzyılın başlarına kadar da devam etmiştir. Bu dönemde pek çok araştırma yapılmış, deneyler gerçekleştirilmiş, teoriler ortaya atılmıştır. John Dalton’un atom teorisi bunlardan birisidir ve bu teoriye göre farklı elementlerin atomlarının farklı ağırlıkları vardır. Bütün maddeler atomlardan oluşmaktadır. Atomlar daha küçük parçalara ayrılamamakta, aynı elementin bütün atomları aynı olmaktadır. Farklı elementler farklı atomlara sahip olup atomların yeniden düzenlenmesiyle kimyasal tepkimeler oluşmaktadır. Bileşikler elementlerden oluşmaktadır.
• Modern kimya: 19. Yüzyıldan bu yana süre gelen döneme modern kimya dönemi adı verilmektedir. 1854 yılında Heinrich Geißler suyun en yüksek yoğunluğa 3.8 °C ulaştığını göstermiştir. Bunu kendi icat ettiği bir mekanizmayla yapmıştır. Sonraki yıllarda atom teorisinde ilerlemeler kaydedilmiştir. Katot ışını keşfedilmiştir. J.J. Thomson kendi atom modelini geliştirmiş, yoğun çalışmalar yapmış ve 1906 yılında Nobel Fizik Ödülünün sahibi olmuştur.

1869 yılında Mendeleyev Kimyanın Prensipleri adlı eserinde periyodik tabloyu yayınlamış, burada 63 elementi sıralamıştır. Dünyanın her yerinde kimya alanında araştırmalar devam etmekte, özellikle teknolojik imanların gelişmesi, iletişimin yaygınlaşması ve kolaylaşması gelişmelerin daha da ileriye taşınmasına vesile olmuştur. Pek çok bilim insanının katkısıyla çalışmalar devam etmektedir. 2011 yılı da BM tarafından uluslararası kimya yılı olarak tanınmıştır.

Kimyanın Temel Kanunları

Kimya bilimi geçmişten bugüne yeniliklerle devam etmektedir. Bununla birlikte her yeni araştırma öncekilerin teyidi ya da reddi ile sonuçlanabilmektedir. Doğruluğu kanıtlanmış çeşitli araştırmalar gerçekleştirilmiştir ve bunlar daha sonra yapılan çalışmalara da temel teşkil etmektedir. Kimyanın temel kanunları olarak adlandırılan bu sonuçlar defalarca araştırılmış, her defasında aynı sonuca ulaşıldığı için doğrulukları şüphe götürmez şekilde kabul edilmiştir. Genel kabul gören kimyanın temel kanunlarını şöyle sıralamak mümkündür:

• Avogadro yasası
• Boyle yasası
• Charles yasası
• Gay-Lussac yasası
• Enerjinin korunumu yasası
• Kütlenin korunumu yasası
• Dalton yasası
• Sabit oranlar yasası
• Dulong–Petit yasası
• Faraday'ın elektroliz yasası
• Gay-Lussac yasası
• Graham difüzyon yasası
• İdeal gaz yasası
• Katlı oranlar yasası
• Periyodik tablo yasası

Kimyanın Anabilim Dalları

Kimya bizi çevreleyen her şeydedir. Hatta farkına varmadığımız alanlarda dahi kimyasal faktörler varlığını sürdürmektedir. Kapsamı oldukça geniş olduğu için de araştırmalar çeşitli alanlara ayrılmış, bunlara da anabilim dalları adı verilmektedir. Kimyanın ana alt dalları şunlardır:

• Analitik kimya: Kimyasalların analizleri analitik kimyanın kapsamına girer. Maddelerin renk değişimlerine bakmak, renk değişimlerinin ortaya çıkardığı ışığın dalga boylarını incelemek gibi nicel yöntemler analitik kimyayla yapılmaktadır.

Analitik kimyadaki temel yöntemler bilim insanlarının kimyasalların pek çok özelliğini saptamasına yardımcı olmaktadır. Toplumlara da çeşitli açılardan fayda sunmaktadır. Mesela analitik kimya sayesinde gıdaların donduğunda nasıl bir değişim geçirdiği incelenebilmektedir. Donduğundaki kimyasal değişimler üzerine gıda şirketleri geniş araştırmalar yapmakta, böylece daha lezzetli dondurulmuş gıdalara ulaşmaktadırlar. Sudaki ve topraktaki kimyasallar ölçülerek de çevre sağlığına dair incelemeler yapılmaktadır.

• Anorganik kimya: Aynı zamanda inorganik kimya olarak adlandırılır. Cansız kimya olarak düşünülebilir.

İnorganik kimyada minerallerle, cevherlerle uğraşan sanatlar, bilimler neticesinde gelişmiştir. Metal cevherinin serbest metallere nasıl dönüştüğü ya da çakmaktaşı gibi doğal olarak oluşan maddelerin nasıl aletlere dönüştüğü anorganik kimyanın çalışma alanına girer. Orta Pleistosen çağından bu yana bu alanda araştırmalar devam etmiştir.

Modern inorganik kimya farklı alanları kapsayarak büyümeye devam etmektedir. Metal küme katalizi, yüksek sıcaklık süper iletkenleri, metaloenzim süreçleri gibi alanlar modern inorganik kimyanın kapsamındadır. Kapsamı ve inceleme alanı fazla olduğu için de inorganik kimyayı tek tanıma sığdırmak zordur.

İnorganik kimyayı organik kimyayla birlikte ele almak daha doğrudur. Organik kimya canlıların kimyasına, inorganik kimya ise cansızların kimyasına yoğunlaşmaktadır. Karbon içermeyen bileşikleri inorganik kimya kapsamına alır. Boyaları, güneş kremlerini, gübreleri ve bunlara benzer ürünleri oluşturmak için inorganik kimyadan yararlanılır.

• Organik kimya: En temel anabilim dallarından birisidir. Yaşam için gerekli olan karbon elementini içerek bileşenler organik kimyanın ilgi alanına girmektedir. Organik kimyacılar sadece karbon değil, bunun yanında kükürt, hidrojen, silikon gibi diğer karbon olmayan elementlerin oluşturduğu bileşiklerin de bileşimini, özelliklerini, yapısını, reaksiyon yapılarını incelemektedir. Petrol endüstrisi, biyoteknoloji, plastikler, ilaçlar gibi çeşitli uygulamalarda organik kimyadan yararlanılmaktadır.
• Fizikokimya: Fiziksel kimya olarak da adlandırılır. Fizikokimya kimya alanının çeşitliliğinin bir sonucu olarak ortaya çıkmıştır. Kimyagerler dünyanın her yerinde yeni moleküller yapmakta, çevre yasalarına uyulmasını sağlamakta, yaşam kökenlerini araştırmaktadırlar. Yine çevre yasalarına uyulmasını sağlamakta, yaşamın kökenlerini araştırmakta, bilgisayarlara maddenin davranışını tahmin etme öğretilmektedir. Bütün bunlarda kimyagerler görev almakta, molekülleri incelemeleri inceleyerek bilime katkıda bulunmaktadırlar.

Aynı zamanda araştırmalarında bir takım ortak temel ilkeleri paylaşmaktadırlar. İstatistiksel mekanik, kinetik, termodinamik, kuantum mekaniği gibi ilkeler üzerinde birleşmektedirler. Bütün bu ilkelerle doğal dünya anlayışı birleşmekte, bütün bunlar da fizikokimyanın konusu olmaktadır.

• Termodinamik: Isıyı, sıcaklığı ve enerjiyi konu alan kimyanın ana bilim dalıdır. Bu alanda araştırmalar 19. Yüzyılda başlamış ve sanayi devrimine yol açan pek çok teknoloji termodinamik sayesinde ortaya çıkmıştır. Buhar makinesi bunlardan birisidir.
• Spektroskopi: Maddeyi meydana getiren temel bileşenlerin ve maddenin özelliğinde yer alan bütün detayların ses ve ışıkla incelenmesine spektroskopi denir. Fizik ve daha başka bilim dallarının da ilişkili olduğu bir inceleme alanıdır. Kimya alanında fonotik, fiziksel ve optik tekniklerinden meydana gelmektedir.
• Kimyasal kinetik: Reaksiyon kinetiği olarak da adlandırılır. Kimyasal reaksiyonların hızlarını, mekanizmalarını araştırmakla ilgilenir. Deneysel koşulların kimyasal reaksiyonların hızı üzerine etkileri kimyasal kinetiğin kapsamındadır. Yine geçiş hallerinin verim bilgileri, reaksiyon mekanizmaları, kimyasal reaksiyonların karakteristikleri bu bilim dalıyla tanımlanmaktadır.
• Teorik kimya: Bu anabilim dalı, kimyaya dair teorik genellemeler geliştirmektedir. Kimyasal bağlanma, kimyasal reaksiyonlar, potansiyel enerji yüzeyi, değerlik, orbital etkileşimleri, moleküler orbitaller gibi çeşitli konulara dair teoriler geliştirilmektedir. Teorik kimya ile moleküllerin nasıl oluştukları, nasıl etkileştikleri üzerine çalışılmakta, bu alandaki bilim insanları bilgisayarlar ve gelişmiş algoritmalar ile moleküllerin temel özellikleri hesaplanmaya çalışılmaktadır.
• Biyokimya: Canlı sistemlerin kimyasının incelenmesi biyokimya alanına girer. Biyokimya, biyolojik sistemlerin incelenmesi ve anlaşılmasında organik kimya, genel kimya, inorganik kimya, fiziksel kimya, analitik kimya gibi prensiplerden de yararlanır. Moleküler düzeyde canlı organizmaların nasıl işlediği, temel moleküler yapılarının nasıl olduğu, sistemlere, reaksiyonlara ve diğer süreçlere bakılarak incelenir. Canlı bir sistemi anlayabilmek için bu moleküllerin, sistemlerin, süreçlerin karmaşıklığının etkileşim ağında nasıl sonuçlar doğurduğu incelenmelidir.

Bunun için proteinler, lipitler, karbonhidratlar, nükleik asitler gibi çeşitli biyomolekül sınıfların yapılarını, etkinliklerini, nasıl etkilendiklerini ve diğer bütün karmaşık süreçleri incelememiz gerekmektedir. Biyokimya, biyolojik sistemlerin kimyasal düzeyde nasıl çalıştıklarını anlayabilmek adına kimyanın tekniklerinden yararlanır. Araştırmacılar da biyokimya sayesinde insan genomunun haritasını çıkarırlar. Vücutta farklı proteinlerin neler yaptığını anlayabilirler. Birçok hastalığın tedavisinde biyokimya yardımcı olmaktadır.

Kimya Ne İşe Yarar?

Kimya maddeyle alakalı her şeyi inceleyen bilim dalıdır. Hayatın her alanında madde olduğu için kimya da her alanda varlığını sürdürmektedir. Daha kolay ve anlaşılır olması adına ve daha detaylı araştırmalar yapılabilmesi için alt disiplinlere ayrılmıştır. Kimyanın ne işe yardığına da alt disiplinler çerçevesinde bakmak daha sağlıklıdır.

Organik kimya, organik bileşenlerin yapısını incelemekte, böylece insan hayatını kolaylaştıracak ürünler ortaya çıkarılmasına yardımcı olmaktadır. Sabun, deterjan gibi temizlik ürünleri, kozmetik ürünler, renklendirici maddeler, polimerler vs. organik kimya sayesinde elde edilebilmektedir.

Endüstriyel kimya piyasada kullanılmak ve satılmak amacıyla üretilecek maddelerin daha ucuza ve daha hızlı üretilmesine yardımcı olmakta, ürünün üretileceği tesisi tasarlamak için dahi kullanılmaktadır.

Analitik kimya maddeleri nicel ve nitel olarak incelemektedir. Gıdaların, sağlık maddelerinin, kozmetik ürünlerin incelenmesini ve kalite kontrolünün yapılmasını sağlamaktadır. Biyokimya canlılardaki kimyasal tepkimeleri incelemekte, tıpta, veterinerlikte, genetikte, moleküler biyolojide kullanılmaktadır.

Fizikokimya hem fizik hem de kimyanın ortak konularını incelemektedir. Elektrik – kimyasal madde ilişkisi, enerji, pil, nükleer enerji, elektroliz, maddelerin hal değişimi ve daha pek çok alan fizikokimyanın konusuna girmektedir.

Polimer kimyası uzun zincirli polimerik maddelerin üretimi ve kullanımı üzerine çalışmaktadır. Bunlar plastikler, PVC, teflon vs. olmaktadır. Yine ilaç kimyası, tarım kimyası, supramoleküler kimya, medikal kimya, çevre kimyası, petrokimya, sanayi kimyası gibi alt alanlara da sahiptir.

İlaç sanayisinde kimyanın tartışılmaz bir yeri vardır. Hastaların iyileştirilmesinde ve hastalıklardan korunmada kullanılan ilaçlarda çeşitli kimyasallar bulunmaktadır. Bunlardaki kimyasal maddelerin kaynağı olarak madenler, bitkiler, hayvanlar tercih edilmektedir.

Petrokimya sanayisinde kimya vazgeçilmez bir yere sahiptir. Ham petrol pek çok kimyalı içermektedir ve işlenerek bileşenlerine ayrıştırılmaktadır. Elde edilen maddeler de kimyasal ürün hammaddesi ve yakıt olarak tüketilmektedir.

Gübreler bitkilerin büyümesi, gelişmesi, veriminin artması için çok önemlidir. Gübreler gübreleme ile dışarıdan verilmekte ve bunların içinde bitkilerin ihtiyaç duyacakları fosfor, azot, potasyum gibi kimyasalları barındıran maddeler bulunmaktadır.

Polimer sanayisi pek çok alanda kullanılan ürünler geliştirmektedir. Kimyasal tepkimeler sayesinde polimerler üretilmektedir ve pet, PVC, teflon, naylon kimyasal polimerler arasında yer almaktadır. Suyun verimli kullanılması için geri dönüşümün önemi büyüktür. Geri dönüşüm için de arıtma yapılmalıdır. Atık suların ya da zararlı madde içeren sularıysa arıtmak gerekmektedir. Arıtma esnasında klor, kireç, çöktürücü gibi çeşitli kimyasallardan yararlanılmaktadır.

Boyalar geçmişte bitkilerden elde edilirken günümüzde kimyadan faydalanılmaktadır. Organik kimya sayesinde pek çok boya çeşidine ulaşılabilmektedir. Ahşapların parlak, uzun ömürlü, sert ve işlemeye elverişli olması için kimyasallar kullanılmaktadır. Yine adli olayların açıklanmasında da kimya kullanılmaktadır. Mesela kan testi örnekte doping ve zehir aranmaktadır. Bunlar da bir tür adli kimya çalışması olmaktadır.