Kimia adalah kajian tentang bahan, sifatnya, bagaimana dan mengapa zat menggabungkan atau memisahkan untuk membentuk bahan-bahan lain, dan bagaimana bahan berinteraksi dengan tenaga. Ramai orang berfikir ahli kimia sebagai saintis bersalut putih mencampurkan cecair aneh di makmal, tetapi kebenarannya adalah kita semua ahli kimia. Memahami konsep kimia asas adalah penting untuk hampir setiap profesion. Kimia adalah sebahagian daripada segala-galanya dalam kehidupan kita.
Setiap bahan yang wujud terdiri daripada perkara - bahkan badan kita sendiri. Kimia terlibat dalam segala-galanya yang kami lakukan, dari tumbuh dan memasak makanan untuk membersihkan rumah dan badan kami untuk melancarkan ruang angkasa. Kimia adalah salah satu sains fizikal yang membantu kita menerangkan dan menerangkan dunia kita.
Lima cawangan
Terdapat lima cabang utama kimia, masing-masing mempunyai banyak bidang pengajian.
Kimia Analisis menggunakan pemerhatian kualitatif dan kuantitatif untuk mengenal pasti dan mengukur sifat fizikal dan kimia bahan. Dalam ertikata, semua kimia adalah analisis.
Kimia fizikal menggabungkan kimia dengan fizik. Ahli kimia fizikal mempelajari bagaimana masalah dan tenaga berinteraksi. Thermodinamik dan mekanik kuantum adalah dua cabang utama kimia fizikal.
Kimia organik khusus mengkaji sebatian yang mengandungi unsur karbon. Karbon mempunyai banyak sifat unik yang membolehkannya membentuk ikatan kimia yang kompleks dan molekul yang sangat besar. Kimia organik dikenali sebagai "Kimia Kehidupan" kerana semua molekul yang membentuk tisu hidup mempunyai karbon sebagai sebahagian daripada solek mereka.
Kimia anorganik mengkaji bahan-bahan seperti logam dan gas yang tidak mempunyai karbon sebagai sebahagian daripada solek mereka.
Biokimia adalah kajian mengenai proses kimia yang berlaku dalam organisma hidup.
Bidang pengajian
Dalam kategori yang luas ini adalah bidang kajian yang tidak terkira banyaknya, banyak di antaranya mempunyai kesan penting dalam kehidupan seharian kita. Ahli kimia meningkatkan banyak produk, dari makanan yang kita makan dan pakaian yang kita pakai untuk bahan-bahan yang kita bangun rumah kita. Kimia membantu melindungi persekitaran kita dan mencari sumber tenaga baru.
Kimia makanan
Sains makanan berkaitan dengan tiga komponen biologi makanan - karbohidrat, lipid dan protein. Karbohidrat adalah gula dan kanji, bahan api kimia yang diperlukan untuk sel-sel kita berfungsi. Lipid adalah lemak dan minyak dan merupakan bahagian penting membran sel dan melincirkan dan menghalang organ dalam badan. Kerana lemak mempunyai 2.25 kali tenaga setiap gram daripada sama ada karbohidrat atau protein, ramai yang cuba mengehadkan pengambilan mereka untuk mengelakkan kelebihan berat badan. Protein adalah molekul kompleks yang terdiri daripada 100 hingga 500 atau lebih asid amino yang dirantai bersama-sama dan dilipat menjadi bentuk tiga dimensi yang diperlukan untuk struktur dan fungsi setiap sel. Badan kita boleh mensintesis beberapa asid amino; walau bagaimanapun lapan daripada mereka, asid amino penting, mesti diambil sebagai sebahagian daripada makanan kita. Para saintis makanan juga bimbang dengan komponen makanan organik seperti kandungan air, mineral, vitamin dan enzimnya.
Ahli kimia makanan meningkatkan kualiti, keselamatan, penyimpanan dan rasa makanan kami. Ahli kimia makanan boleh bekerja untuk industri swasta untuk membangunkan produk baru atau meningkatkan pemprosesan. Mereka juga boleh bekerja untuk agensi kerajaan seperti Pentadbiran Makanan dan Dadah untuk memeriksa produk dan pengendali makanan untuk melindungi kami dari pencemaran atau amalan yang berbahaya. Ahli kimia makanan menguji produk untuk membekalkan maklumat yang digunakan untuk label nutrisi atau untuk menentukan bagaimana pembungkusan dan penyimpanan menjejaskan keselamatan dan kualiti makanan. Flavorists bekerja dengan bahan kimia untuk mengubah rasa makanan. Ahli kimia juga boleh bekerja dengan cara lain untuk meningkatkan daya tarikan sensori, seperti meningkatkan warna, bau atau tekstur.
Kimia persekitaran
Ahli kimia alam sekitar mengkaji bagaimana bahan kimia berinteraksi dengan persekitaran semula jadi. Kimia alam sekitar adalah kajian interdisipliner yang melibatkan kedua-dua kimia analitik dan pemahaman sains alam sekitar. Ahli kimia alam sekitar mesti terlebih dahulu memahami bahan kimia dan tindak balas kimia yang hadir dalam proses semula jadi di dalam air dan udara tanah. Pensampelan dan analisis kemudiannya dapat menentukan jika aktiviti manusia mencemarkan alam sekitar atau menyebabkan tindak balas berbahaya untuk mempengaruhinya.
Kualiti air merupakan kawasan penting dalam kimia alam sekitar. Air yang "tulen" tidak wujud secara semula jadi; ia sentiasa mempunyai beberapa mineral atau bahan lain yang dibubarkan di dalamnya. Ahli kimia kualiti air menguji sungai, tasik dan air laut untuk ciri-ciri seperti oksigen terlarut, salinitas, kekeruhan, sedimen terampai, dan pH. Air yang ditakdirkan untuk kegunaan manusia mestilah bebas dari pencemaran yang berbahaya dan boleh dirawat dengan bahan tambah seperti fluorida dan klorin untuk meningkatkan keselamatannya.
Kimia pertanian
Kimia pertanian berkenaan dengan bahan dan tindak balas kimia yang terlibat dengan pengeluaran, perlindungan dan penggunaan tanaman dan ternakan. Ia adalah bidang yang sangat interdisipliner yang bergantung kepada hubungan dengan banyak sains lain. Ahli kimia pertanian boleh bekerja dengan Jabatan Pertanian, Agensi Perlindungan Alam Sekitar, Pentadbiran Makanan dan Dadah atau untuk industri swasta. Ahli kimia pertanian mengembangkan baja, racun serangga dan herbisida yang diperlukan untuk pengeluaran tanaman berskala besar. Mereka juga mesti memantau bagaimana produk ini digunakan dan impak mereka terhadap alam sekitar. Suplemen pemakanan dikembangkan untuk meningkatkan produktiviti daging dan lembu tenusu.
Bioteknologi pertanian adalah tumpuan yang berkembang pesat untuk banyak ahli kimia pertanian. Mengamalkan tanaman secara genetik untuk tahan racun herba yang digunakan untuk mengawal rumput di ladang memerlukan pemahaman terperinci mengenai kedua-dua tumbuhan dan bahan kimia di peringkat molekul. Biokimia mesti memahami genetik, kimia dan keperluan perniagaan untuk membangunkan tanaman yang lebih mudah untuk pengangkutan atau yang mempunyai jangka hayat yang lebih lama.
Kejuruteraan kimia
Penyelidik jurutera kimia dan membangunkan bahan atau proses baru yang melibatkan tindak balas kimia. Kejuruteraan kimia menggabungkan latar belakang dalam kimia dengan konsep kejuruteraan dan ekonomi untuk menyelesaikan masalah teknologi. Kerja kejuruteraan kimia jatuh ke dalam dua kumpulan utama: aplikasi perindustrian dan pembangunan produk baru.
Industri memerlukan jurutera kimia untuk mencipta cara-cara baru untuk membuat pembuatan produk mereka lebih mudah dan kos yang lebih berkesan. Jurutera kimia terlibat dalam merekabentuk dan mengendalikan loji pemprosesan, membangunkan prosedur keselamatan untuk mengendalikan bahan-bahan berbahaya, dan menyelia pembuatan hampir setiap produk yang kami gunakan. Jurutera kimia bekerja untuk membangunkan produk dan proses baru dalam setiap bidang dari farmaseutikal kepada bahan api dan komponen komputer.
Geokimia
Geokimia menggabungkan kimia dan geologi untuk mengkaji solek dan interaksi antara bahan yang terdapat di Bumi. Ahli geokimia mungkin menghabiskan lebih banyak masa dalam kajian lapangan daripada jenis kimia lain. Banyak yang bekerja untuk Penyiasatan Geologi A.S. atau Agensi Perlindungan Alam Sekitar dalam menentukan bagaimana operasi dan sisa perlombongan dapat menjejaskan kualiti air dan alam sekitar. Mereka boleh melakukan perjalanan ke lombong terbengkalai terpencil untuk mengumpul sampel dan melakukan penilaian medan yang kasar, dan kemudian mengikuti aliran melalui aliran airnya untuk menilai bagaimana pencemaran bergerak melalui sistem. Geokimia petroleum digunakan oleh syarikat minyak dan gas untuk membantu mencari rizab tenaga baru. Mereka juga boleh bekerja di saluran paip dan pelantar minyak untuk mencegah tindak balas kimia yang boleh menyebabkan letupan atau tumpahan.
Kimia forensik
Ahli kimia forensik menangkap dan menganalisis bukti fizikal yang ditinggalkan di tempat kejadian untuk membantu menentukan identiti orang yang terlibat serta menjawab soalan penting lain mengenai bagaimana dan mengapa jenayah itu dijalankan. Ahli kimia forensik menggunakan pelbagai kaedah analisa, seperti kromatografi, spektrometri dan spektroskopi.
Dalam penyelidikan baru yang terdapat dalam Jurnal Persatuan Massa Spektrometri Amerika, saintis dari jabatan kimia di Louisiana State University (LSU) berhasrat menerapkan teknologi laser ke bidang sains forensik.
Mereka membangunkan satu sistem yang berjalan di atas dan di luar mengenal pasti cap jari. Teknik ini dapat menangkap molekul-molekul yang terkandung di dalam fingermark, termasuk lipid, protein, bahan genetik, atau juga sejumlah bahan peledak, yang dapat dianalisis lebih lanjut. Alat baru pada dasarnya mengambil misteri daripada mengenal pasti komposisi kimia pucuk jarum pada adegan jenayah.
Alat ini memberi tumpuan kepada laser - menggunakan cermin dan serat optik - ke permukaan yang mengandungi fingermark. Laser kemudian memanaskan mana-mana air atau kelembapan di permukaan, memicu ikatan kimia di dalam air untuk meregangkan dan bergetar, menurut LSU College of Science Blog. Semua tenaga terfokus ini menyebabkan air "meletup," menjadikannya gas dan memisahkan biomolekul seperti DNA. Proses ini dipanggil ablation laser.
Seterusnya sistem pam vakum kecil menarik air dan molekul ke dalam penapis kecil yang menangkap semua yang tertinggal oleh jari seseorang. Para saintis forensik kemudiannya boleh memasukkan kandungannya ke dalam peranti analisis seperti spektrometer massa atau spektrometer massa kromatografi gas.
Yang penting, teknik ablasi laser ini dengan mudah dapat menangkap fingermarks pada permukaan berliang, seperti kadbod (di mana kaedah forensik tradisional tidak begitu berjaya).
Untuk menguji teknik baru mereka, penyelidik meletakkan ujung jari pada pelbagai jenis permukaan, termasuk kaca, plastik, aluminium dan kadbod. Tudung-tudung ini dicampur dengan bahan-bahan yang pelbagai seperti kafein, krim antiseptik, pelincir kondom dan TNT, menurut LSU College of Science Blog. Selepas setiap tangkapan fingermark, para ahli kimia dapat mengenal pasti bahan-bahan ini menggunakan spektrometri massa.
