1. كيمياء لاعضوية: هي دراسة خواص وتفاعلات المركبات الغير عضوية. ولا يوجد هناك حد واضح للتفريق بين الكيمياء العضوية والغير عضوية, كما أن هناك تداخل كبير بينهما, ويكون أهمه في فرع آخر يسمى كيمياء الفلزات العضوية.
2. كيمياء عضوية: هي دراسة تركيب, وخواص, وتفاعلات المركبات العضوية.
3. كيمياء فيزيائية: هي دراسة الأصل الفيزيائى للتفاعلات والأنظمة الكيميائية. ولمزيد من التحديد فإنها تدرس تغييريات حالات الطاقة في التفاعلات الكيميائية. ومن الفروع التي تهم الكيميائيين المتخصصين في الكيمياء الحرارية, الكيمياء الحركية, كيمياء الكم, الميكانيكا الإحصائية, علم الأطياف.
4. كيمياء حيوية: هي دراسة المواد الكيميائية, والتفاعلات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية.
5. كيمياء تحليلية: هي تحليل عينات من المادة لمعرفة التركيب الكيميائى لها وكيفية بنائها.

الألكانات من الهيدروكربونات المشبعة؛ ما يعني أن الالكانات لها ذرات هيدروجين وكربون واحدة في تركيبتها الكيميائية، وإنّ الصيغة الكيميائية للألكان هي CnH2n + 2، وتعتبر كل من الميثان والبروبان والإيثان والبوتان الأصناف الأربعة للألكانات.

مصادر الالكانات

أهم مصادر الألكانات هي النفط والغاز الطبيعي، حيث إن النفط يعتبر مزيجًا من الألكانات السائلة والهيدروكربونات الأخرى، ونجد الألكانات العليا (التي تكون صلبة) تحدث كمخلفاتٍ ناتجةٍ عن تقطير النفط (أي مادة القطران)، وواحدة من أكبر الرواسب الطبيعية للألكانات الصلبة توجد في بحيرة أسفلت وتُعرف باسم بحيرة زفت في ترينيداد وتوباغو.أما الغاز الطبيعي فهو يحتوي في المقام الأول على الميثان (بنسبة 70-90%) مع بعض من الإيثان والبروبان والبيوتان، وبعض مصادر الغاز تقدم نحو 8% من ثاني أكسيد الكربون، كما وهنالك آثار للميثان في الغلاف الجوي للأرض، أما نسبة الوجود الشاملة في المحيطات والمياه تكاد أن لا تستحق الذكر بسبب قلة ذوبان الميثان في الماء

استخداماتها

تعتبر الالكانات موادًا خامًا مهمةً للصناعة الكيماوية والمكون الرئيسي للبنزين والتشحيم، وكما ذكرنا فإن الغاز الطبيعي يحتوي بشكلٍ أساسيٍّ على الميثان والإيثان ويستخدم لأغراض التدفئة والطهي وللمرافق الكهربائية (توربينات الغاز)، أما بالنسبة لاستخدامات وأغراض النقل، فيتم تسييل الغاز الطبيعي عن طريق تطبيق الضغط العالي عليه وتبريده، لنحصل وقتها على الغاز الطبيعي المسال أو LNG والذي قد يكون جزءًا رئيسيًّا من وقود المستقبل.

الالكانات في حياتنا

لقد سبق وأن تم العثور على الألكانات في الكائنات الحية المختلفة مثل النمل والصراصير، والتي بالتحديد تم إيجاد بداخل أجسادها أونديكان وهو أحد الألكانات الهيدروكربونية ومن الكيماويات التي تدعى الفيرومونات.

هذا وتساعد هذه المادة على تشكل وتجمع أعضاء الصراصير الكُليَّة، كما وهنالك افتراضٌ بأنه عندما تلذع النملة فإن الألكانات تساعد حمض الفورميك في الانتشار عبر نقطة اتصالٍ مع ضحية اللذعة.

بالإضافة إلى ذلك يوجد البرستان أو البريستينات (ألكان شبيه بالتربينات طبيعي مشبع) في زيت كبد سمك القرش وأيضًا في حوت العنبر وجراد البحر والعوالق الحيوانية وما إلى ذلك. 

إن الثبات الواضح في حالة اللاهوائية لهذه المادة يجعلها دلالةً بيولوجيةً جيدةً، ومفيدةً وهامةً كي تستخدم في العديد من الدراسات الطبية.

تعتبر دراسة الكيمياء أمراً مهمّاً؛ لأنها تُمكّن الأشخاص من تطوير مجموعة مختلفة من المواد المفيدة، مثل الأدوية للتدواي والعلاج منالأمراض، والمواد التي يُمكن استخدامها كمصادر للطاقة البديلة، والمواد التي تحمي البيئة، والهياكل المُتقدّمة لتكنولوجيا البناء، كما تساعدالكيمياء في فهم تغيّر المناخ.

الهيدروجين هو عنصر كيميائي له الرمز H وله العدد الذرّي 1. يقع الهيدروجين في الجدول الدوري ضمن عناصر الدورة الأولى وفوق عناصرالمجموعة الأولى.

افترض نيلز بور (Niels Bohr) عام 1913م، وجود الإلكترونات في حالات طاقة كمومية، مع طاقةٍ تحدد عبر دوران (الزخم الزاوي) مدارات الإلكترون، وأن الإلكترونات بإمكانها التحرك بين تلك المدارات عبر إصدار وامتصاص الفوتونات، لقد فسرت تلك المدارات الخطوط الطيفية لذرة الهيدروجين، وفشل نموذج بور في إضافة الكثافات النسبية للخطوط الطيفية، وفشل بذلك في تفسير طيف ذرةٍ أكثر تعقيدًا.

من جهته، اقترح جيلبرت لويس (Gilbert Lewis) عام 1916م، صمود (الرابطة التساهمية) بين ذرتين عبر زوجٍ من الإلكترونات المشتركة بينهما، وفي 1919م، حسَّن إرفينج لانجموير (Irving Langmuir) النموذج الثابت لِلويس، واقترح أن توزّع كل الإلكترونات في أصداف كروية مرتكزة متساوية المركز ومتتالية.

تنقسم الأصداف على عددٍ من الخلايا التي تضم زوجًا من الإلكترونات، وقد سمح هذا النموذج بتقديم تفسيرٍ نوعي للخصائص الكيميائية لكل عناصر الجدول الدوري.

تقدر الكتلة الثابتة للإلكترون بـ (9.109×10-31) أو (5.489×10-4) من وحدة الكتلة الذرية، حسب مبدأ آينشتاين لتساوي الكتلة والطاقة، وتتطابق هذه الكتلة مع طاقة تصل إلى (.511MeV)، وللإلكترون شحنة كهربائية تصل إلى (-1.602×10) كولون، هذه هي الوحدة المعيارية لشحنة الجسيمات دون الذرية. تكون شحنة الإلكترون مطابقةً لشحنة البروتون، إضافةً للدوران.

للإلكترون عزم مغناطيسي على طول محور دورانه، وذلك يساوي بالتقريب مغنطون بور واحد (01). يشرح اتجاه الدوران مع الأخذ بعين الاعتبار أن لحركة الإلكترون خصائص الجسيمات الأولية المعروفة بـ (الحلزونية)، ومراقبة إلكترون واحد تُظهر أن الحد العلوي لنصف قطر الجسيمات هو (10 للأس -22) متر.

تضمحل بعض الجسيمات الأولية نحو جسيمات أقل ضخامة، لكن يبقى الإلكترون مستقرًا فهو أصغر الجسيمات مع شحنة (لا- صفرية).

فهم ما هو الإلكترون هو بداية فهم اللبنات الأساسية التي يتشكل منها الكون. إنها لمعرفةٌ بسيطة وأولية للغاية، لكنها تعتبر أساس تفكيرٍ علمي عظيم.

يشكل علم الكيمياء هيكلاً لدعم العلوم الأخرى، مثل: الفيزياء، والجيولوجيا، والبيولوجيا، والهندسة البيئية، وغيرها، كما له أهمية كبيرة في العديد من المجالات، ومنها ما يأتي: الغذاء: تدخل الكيمياء في عمليات التصنيع الغذائي في العديد من المجالات كالتحلية الاصطناعية، والنكهات، والمواد الحافظة، والتي تشكل مركبات كيميائية يُصنعها الإنسان، واستخدام الأسمدة الكيميائية، والمبيدات الحشرية، ومبيدات الآفات إلى جنب الزراعة الآلية كما حدث في الهند، والذي سبب ما يُعرف بالثورة الخضراء فيها. الملابس: على الرغم من إمكانية الحصول على القطن، والحرير، والصوف، والجوت كألياف طبيعية لصناعة الملابس، إلا أنّ صناعة الألياف المصنعة كالنايلون، والرايون، وغيرها تتقدم على الألياف الطبيعية. مصادر الطاقة: يشكل علم الكيمياء أهمية كبيرة في تلبية احتياجات الطاقة، وذلك من خلال المواد الكيميائية التي تستخدم لذلك كالبترول، والفحم، والوقود النووي، وغيرها. الأدوية: يعد الكيمياء مهماً لصناعة الأدوية المختلفة كالمضادات الحيوية، وخافضات الحرارة، والمسكنات، والفيتامينات، والمطهرات، والهرمونات، والتي تستخدم في تحسين حياة الإنسان، كما يدخل في بعض الأدوية المهمة لعلاج الأمراض المختلفة كالسرطان، ومرض باركنسون، والأنسولين البشري، والإيدز، والسكري، وغيرها من الأمراض. النقل والطاقة الكهربائية: يدخل علم الكيمياء في صناعة أنواع من الوقود اللازم للنقل كالبنزين، والديزل، والذي يستخدم في توليد الطاقة الكهربائية، كما تتخذ الكيمياء الكهربائية أهميةً في العديد من التطبيقات المُنتجة للكهرباء كخلية دانيال، والخلايا الجافة، وخلية تخزين الرصاص، وخلايا الوقود. الصناعة: يدخل الكيمياء في العديد من الصناعات المختلفة كصناعة المنظفات، والصابون، والمطاط، والدهانات، والأصباغ، والعطور، وأحبار الطباعة، وغيرها، كما يكون استخراج كافة المواد الهندسية كالحديد، والفولاذ المقاوم للصدأ، والألمنيوم، والزنك، والقصدير، والنحاس، والمعادن الثمينة كالفضة، والذهب، والبلاتين وغيرها من المواد، وتنقيتها، وجمعها، وتحليلها عن طريق العمليات التي تعتمد على التكنولوجيا الكيميائية.

الكيمياء العضوية هي إحدى فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات لمركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عنصر الكربون.^[1] وهي تهتم بالتفاعلات والمواد الداخلة في تكوين الكائنات الحية أو الناتجة من كائن حي، ولهذا سميت بالعضوية. الكيمياء العضوية هي العلم المتعلق بوجود الحياة على الأرض وتبحث في المركبات المرتبطة بالحياة والكائنات الحية

المركبات العضوية وتصنيفها تُعرف المركبات العضوية بأنّها مركبات كيميائية تختص بالكائنات الحية أو ترتبط بها بطريقة أو باخرى، بحيث يتم دراستها في علوم الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية، وتمتاز المركبات العضوية بوجود الكربون المرتبط بالهيدروجين، ومن الممكن أن تتواجد عناصر أخرى في تلك المركبات تتعدى الهيدروجين فقط، وُتقسم المركبات العضوية إلى أربعة أقسام رئيسية وهي كالآتي:-[٢]

الكربوهيدرات هي المركبات التي تشكل مصدر الطاقة الرئيسي للجسم بحيث تتكون من أكسجين وهيدروجين وكربون، ويكون فيها عدد ذرات الهيدروجين ضعف عدد ذرات الأكسجين، وتتشكل الكربوهيدرات من مركبات تسمى سكريات أحادية مثل الجلوكوز والفركتوز ترتبط مع بعضها البعض لتشكل مركبات عضوية اكثر تعقيداً مثل البوليمرات.[٢]

الدهون تتلخص وظيفة الدهون بتخزين الطاقة لإعادة استخدامها لاحقاً، وتتكون من نفس مكونات الكربوهيدرات لكن بنسبة أعلى للهيدروجين، كما يمكن تصنيفها إلى ثلاث انواع رئيسية وهي الدهون الثلاثية، والدهون الفسفورية والمنشطات، ومن الأمثلة عليها زيت الزيتون والكورستيرول.[٢]

البروتينات وهي إحدى اللبنات الرئيسية لبناء الخلايا في الجسم وتحفيز التفاعلات الكيميائية، وتتكون من أكسجين، هيدروجين، كربون، ونيتروجين، لتشكل ما يسمى بالأحماض الأمينية والتي تتواجد بأكثر من شكل، فمنها ما هو المعقد ومنها ما هو البسيط، ويمكن أن ترتبط أيضاً بعض العناصر بالبروتينات مثل المغنيسيوم والكبريت والفسفور.[٢]

الحمض النووي يعد الحمض النووي مركز تخزين المعلومات الوراثية في الخلية، فهو يتكون من جزيء سكر مرتبط بقاعدة نيتروجينية تسمى النيوكليوتيدات، ومن الأمثلة على الحمض النووي حمض ديوكسي ريبونوكلييك (DNA) وحمض ريبونوكلييك(RNA).[٣

الرابطة التساهمية هي أحد أشكال الترابط الكيميائي وتتميز بمساهمة زوج أو أكثر من الإلكترونات بين الذرات، مما ينتج عنه تجاذب جانبي يعمل على تماسك الجزيء الناتج. تميل الذرات للمساهمة أو المشاركة بإلكتروناتها بالطريقة التي تجعل غلافها الإلكتروني ممتليء. وهذه الرابطة دائما أقوى من القوى بين الجزيئات مثل الرابطة الهيدروجينية.


الرابطة التساهمية بين الهيدروجين والكربون في جزيء الميثان. أحد طرق تمثيل الرابطة التساهمية في جزيء عن طريق النقط وعلامات إكس
تحدث الرابطة التساهمية غالبا بين الذرات التي لها سالبية كهربية متماثلة (عالية)، حيث أنه تلزم طاقة كبيرة لتحريك إلكترون من الذرة. الرابطة التساهمية غالبا ما تحدث بين اللا فلزات، بينما تكون الرابطة الأيونية أكثر شيوعا بين الذرات الفلزية والذرات اللافلزية.

تميل الرابطة التساهمية لأن تكون أقوى من أنواع الروابط الأخرى، مثل الرابطة الأيونية. وبعكس الرابطة الأيونية، حيث ترتبط الأيونات بقوى كهرساكنة غير موجهة، فإن الرابطة التساهمية تكون عالية التوجيه. وكنتيجة، الجزيئات المرتبطة تساهميا تميل لأن تتكون في أشكال مميزة.

تعريف الجدول الدوري :

الجدول الدوري ترتيب مجدول للعناصر الكيميائية، مرتبة حسب عددها الذري، والتوزيع الإلكتروني، والخواص الكيميائية المتكررة، والذي يُظهر هيكله اتجاهات دورية. بشكل عام، تكون العناصر في الصف واحد فلزات باتجاه اليسار، ولا فلزات باتجاه اليمين، بحيث توضع العناصر التي لها سلوكيات كيميائية مماثلة في نفس العمو

استعمالات الجدول الدوري :

يعتبر الجدول الدوري للعناصر له أهميته للعلماء وطلاب الكيمياء لدراسة العناصر والخواص الكيميائية والفيزيائية، وكيفية اختلافها بكل مجموعة به. فمن خلال الجدول يمكن الحدس بخواص عنصر ما، وكيفية التفاعل مع عنصر آخر. فلو أراد دارس معرفة خواص عنصر كالفرانسيوم francium مثلا، فيمكنه التعرف عليه من خلال خواص المجموعة 1. فسيعرف أنه معدن لين يتفاعل بشدة مع الماء أكثر من العنصر الذي فوقه. ولو أراد معرفة مركبات التيلوريوم tellurium مع الهيدروجين hydrogen، فإن العنصرين سيكونان مركب H₂Te لأن بقية العناصر في مجموعة التيلوريوم تكون مركبات مع الهيدروجين كالماء H₂O وكبريتيد الهيدروجين H₂S وH₂Se. وأخيراً كان تنظيم جدول مندليف يعتمد على الوزن الذري في الترتيب التصاعدي والجدول الدوري الحديث يعتمد على العدد الذري التصاعدي ولكل عنصر عدده الذري ولا يتكرر مع عنصر آخر. لأن العدد الذري هو عدد البروتونات في نواته. وأصبح لكل عنصر رمزه الكيماوي. فالكربون رمزه C والأكسجين رمزه O والكبريت رمزه S والهيدروجين رمزه H. نجد C عدده الذري 6 ووزنه الذري 12.

يُعرَّف علم الكيمياء بأنه العلم الذي يدرس المادة، وبنيتها المحددة كعناصر أو مركبات، وخصائصها، وكيفية تكوينها، أو فصلها، وسبب ذلك، بالإضافة إلى أنه يدرس كافة التحولات التي تمر بها المادة، والطاقة التي يتم طردها أو امتصاصها خلال تلك العمليات، وتتكون كل المواد الطبيعية والتي تمّ إنتاجها اصطناعياً على حد سواء من واحد أو أكثر من ذرات أحد العناصر المحددة، إذ تشكّل هذه الذرات اللبنة الأساسية للمواد الكيميائية على الرغم من أنها تتكون من جسيمات أولية، لذا فإن علم الكيمياء يهتم بخصائص الذرات، والقوانين التي تحكم ارتباطها، وكيفية استخدام هذه الخصائص لتحقيق أهداف محددة . فروع علم الكيمياء يُقسَم علم الكيمياء إلى العديد من الفروع الأساسية والفرعية، مثل: الكيمياء الحيوية ، الكيمياء الفيزيائية …الخ .