معلومات عن الكيمياء الفيزيائية

الكيمياء

تُعدّ الكيمياء أحد أهم فروع العلوم، وتهتم بدراسة المادة وخصائصها وكيف ولماذا تتّحد المواد أو تنفصل لتشكل مواد أخرى، وكيف تتفاعل المواد مع الطاقة، فالكيمياء جزء من كل شيء في حياة الإنسان؛ إذ تُشارك الكيمياء في كل ما يقوم به الإنسان من زراعة الطعام وطهيه إلى تنظيف المنازل وإلى إطلاق مكوك فضائي، فالكيمياء واحدة من العلوم التي تساعد على وصف وشرح العالم، وللكيمياء خمسة فروع رئيسة وهي: الكيمياء التحليلية، والكيمياء العضوية، والكيمياء غير العضوية، والكيمياء الحيوية والكيمياء الفيزيائية، حيث سيقدّم هذا المقال معلومات عن الكيمياء الفيزيائية.^[١]

الكيمياء الفيزيائية

تعمل الكيمياء الفيزيائية على ربط الكيمياء بالفيزياء؛ فهي تقوم بدراسة الخصائص الفيزيائية للمواد الكيميائية باستخدام أدوات مثل التحليل الطيفي وميكانيكا الكم وقوانين الغاز، مما يساعد في استكشاف آليات الترابط داخل الجزيئات لشرح خصائصها، والمُعدّلات التي تتيح تحسين التفاعلات الكيميائية وشرح التوازن الكيميائي، وجميع هذه الدراسات تُمكّن من تحسين عوائد التفاعل في تصنيع المنتجات الكيميائية، حيث يدرس الكيميائيون الفيزيائيون كيف تتصرف المواد في درجات حرارة مختلفة، مما يُساعد في دراسة خواص المواد والميكانيكا الهيدروليكية والسوائل وخصائص الغازات، والتي يمكن أن تكون مهمة في مجموعة متنوعة من المجالات بما في ذلك -على سبيل المثال لا الحصر-تصميم المحرك-^[٢] إذ تشمل الكيمياء الفيزيائية التخصصات الفرعية الآتية:^[٣]

• الكيمياء الكهربائية.
• الكيمياء الضوئية.
• كيمياء الأسطح.
• المحفّزات الكيميائية.

الكيمياء الفيزيائية مثيرة للاهتمام لأنها تساعد على استكشاف وفهم الأسباب الكامنة وراء الخصائص الكيميائية وردود الفعل التي تحدث بسببها؛ حيث تُوضّح كيفية نضج الثمار وكيف يتم تحويل الفوتونات إلى كتلة، وكيف يتم إنتاج الطاقة من موارد مختلفة ومن ثَمّ استخدامها، كما يُوضح ماهية التفاعلات النووية -الانشطار والانصهار- وفوائدها والأضرار التي تُلحقها بالكائنات الحية وكيفية صُنع القنابل النووية والذرية وغيرها من القنابل المدمّرة، وكيف أنها خطيرة وما نوع الإشعاع الذي ينبعث منها، وكيف تؤثر على البيئة والكثير من التطبيقات والاستخدامات الأخرى^[٤]، ومن الأمثلة على هذه الاستخدامات ما يأتي:^[٥]

• تدفق الحرارة: إنّ أحد قوانين الديناميكا الحرارية هو أن الحرارة تتدفق دائمًا نحو البرودة، ومن خلال معرفة المعدل الذي يحدث فيه ذلك من الممكن إنشاء نوافذ مزدوجة الجزء للعزل الحراري في المنزل.
• العلوم الطبية: إنّ معرفة مدى سرعة تأثير بعض الأدوية على جسم الإنسان وماهية تلك التأثيرات بالضبط إحدى تطبيقات الكيمياء الفيزيائية.
• علم النبات والحيوان: عندما يدرس علماء الحيوان لماذا تلد معظم الخفافيش خفاشًا واحدًا كل عامين، فإنهم يستخدمون الكيمياء الفيزيائية.

مجالات عمل الكيمياء الفيزيائية

يعمل الكيميائيون الفيزيائيون في مجموعة متنوعة من المجالات المختلفة، لكن هدفهم المشترك هو اكتشاف واختبار وفهم الخصائص الفيزيائية الأساسية للمادة -سواء كانت صلبة أو سائلة أو غازية- ويتمتع الكيميائيون الفيزيائيون عمومًا بمعرفة عميقة حول كيفية عمل الأشياء على المستوى الذرّي وقدرة على العمل مع الأجهزة المخبرية إذ يتميز المختبر بالآلات الكبيرة والأجهزة المتطورة التي تُستخدم لاختبار وتحليل المواد، ومن أهم مجالات عمل الكيميائيين الفيزيائيين ما يأتي:^[٦]

• الجامعات والمختبرات الحكومية: حيث يعمل العديد من الكيميائيين الفيزيائيين في المختبرات الوطنية كالتي تقوم بتطوير المكونات النووية وهندستها واختباره، كما يذهب عدد أكبر من الكيميائيين الفيزيائيين إلى مدارس الدراسات العليا أكثر من عددهم في معظم المجالات الأخرى، حيث إن كمية الرياضيات المطلوبة للعمل الجاد في الكيمياء الفيزيائية تتجاوز نطاق معظم البرامج الجامعية.
• صناعة المواد: يجد عدد قليل من الكيميائيين الفيزيائيين فرص عمل في الصناعات التي تشارك في تطوير المواد لكنّه لا يزال واردًا، ويشمل ذلك المواد البلاستيكية والسيراميك والتحفيز الكيميائي والإلكترونيات وتكوين الوقود والبطاريات والغرويات ومنتجات العناية الشخصية، حيث يعمل معظمهم كعلماء في المواد أو محلّلين كيميائيين.
• شركات المحاماة والشركات الماليّة: إذ تتطلب الكيمياء الفيزيائية فهمًا إحصائيًا مهمًّا، وهذا مهم في العديد من الصناعات التي تحتوي على مجموعات بيانات كبيرة تحتاج إلى التنقيب عن المعلومات فالشركات المالية ومكاتب المحاماة والشركات الاستثمارية هي أمثلة على الأماكن التي توظف العلماء لقراءة وتحليل المواد الناتجة من الصناعات الكيميائية.
• الصيدلة: حيث تُعدّ النمذجة الحاسوبية أحد تطبيقات الكيمياء الفيزيائية وتتضمن القياس والتنبؤ بكيفية عمل المواد، إذ تُجري الصناعات الدوائية بشكل خاص كميات كبيرة من النمذجة الجزيئية.

المراجع

1. ↑ "What Is Chemistry?", www.livescience.com, Retrieved 18-01-2020. Edited.
2. ↑ "What is physical chemistry?", www.quora.com, Retrieved 18-01-2020. Edited.
3. ↑ "Physical chemistry", www.britannica.com, Retrieved 18-01-2020. Edited.
4. ↑ "Why is physical chemistry important?", www.quora.com, Retrieved 18-01-2020. Edited.
5. ↑ "What are the examples of physical chemistry?", www.quora.com, Retrieved 18-01-2020. Edited.
6. ↑ "Physical Chemistry", www.acs.org, Retrieved 18-01-2020. Edited.