آشنایی با رشته شیمی و شیمی آلی

مجموعه: معرفی رشته های تحصیلی

آشنایی با رشته شیمی و شیمی آلی

شیمی چیست و رشته شیمی چه ویژگی هایی دارد

شیمی علم اتم ها، پیوندها و مولکول هاست. دانشی که می تواند خواص ماده، چگونگی تغییرات و شیوه تولید آن ها را از هسته اتم گرفته تا کهکشان ها بررسی کند.

تفاوت واحدهای درسی میان رشته های محض و کاربردی تنها بین 12 تا 18 واحد (بسته به دانشگاه متفاوت است) می باشد و در بقیه واحدهای درسی (حدود 130 واحد) با یکدیگر مشترک هستند. واحدهای تئوری و عملی هر دو رشته تقریباً مساوی می باشد، اما در پایان دوره کارشناسی، دانش آموختگان گرایش کاربردی باید پایان نامه ارائه کنند و دانش آموختگان رشته محض به صورت اختیاری می توانند آن را انتخاب نمایند.

با رشته شیمی بیشتر آشنا شویم

رشته شیمی دارای دو بخش علم شیمی و صنایع شیمی است که علم شیمی به عنوان یکی از علوم پایه زیربنای علوم مختلفی همچون بیولوژی، بیوتکنولوژی، پزشکی دندانپزشکی، داروسازی و رشته های متعدد مهندسی است. اما صنایع شیمیایی عبارت است از صنایعی که در آنها واکنش شیمیایی انجام می گیرد یعنی اقسام مواد اولیه تبدیل به محصولات جدید می گردد که خواص این محصولات تا حدودی با مواد اولیه متفاوت است.

با توجه به تعریف فوق صنایع شیمی طیف گسترده ای از صنایع را در بر می گیرد که از آن جمله می توان به صنایع غذایی، داروسازی، پتروشیمی، الیاف مصنوعی، بهداشتی و آرایشی و صنایع تولید لوازم خانگی اشاره کرد.

بررسی و مطالعه اجمالی ترکیب، ساختار و ویژگی های ماده و همچنین کنترل آزمایشگاهی فرآیندهای شیمیایی، مطالب و فعالیت هایی است که در رشته شیمی در سطح کارشناسی ارائه می گردد.

شیمی آلی دربارهٔ ترکیبات کربن یا مواد آلی سخن می گوید

شیمی آلی زیر مجموعه ای از دانش شیمی است که دربارهٔ ترکیبات کربن یا مواد آلی سخن می گوید، عنصر اصلی که با کربن ترکیبات آلی را تشکیل می دهند، هیدروژن می باشد.

در گذشته به موادی که ریشه گیاهی یا حیوانی داشتند، مواد آلی (ارگانیک) می گفتند اما امروزه مواد آلی را می توان از طریق روش های صنعتی و آزمایشگاهی و به کمک مواد معدنی نیز سنتز کرد. در فرهنگ های فارسی معنای کلمه «آلی» منسوب به آلت و هر موجودی که دارای آلات (اعضا) مختلف باشد آماده است. همچنین ترکیبات آلیفاتیک نام شاخه ای از ترکیبات شیمی آلی است.

موادی که از منابع آلی بدست می‌آیند، در یک ویژگی مشترک هستند و آن اشتراک در دارا بودن عنصر کربن است. دو منبع بزرگ مواد آلی که از آن ها مواد آلی با ترکیبات ساده، تأمین می شوند، نفت و زغال سنگ هستند، این دو ماده فسیلی در مفهوم قدیمی آلی بوده و حاصل تجزیه جانوران و گیاهان هستند. این ترکیبات ساده به عنوان مصالح ساختمانی، در ساختن ترکیبات بزرگتر و پیچیده تر مصرف می گردند.

شیمی آلی، شیمی ترکیبات کربن با سایر عناصر به ویژه هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، هالوژن‌ها و غیر فلزات دیگر نظیر گوگرد و فسفر است. هم‌چنین فلزاتی مثل منیزیم، مس و پالادیم هم در برخی ترکیب‌های آلی حضور دارند. الکل ها، اترها، هیدروکربن ها، آلدئیدها، کتون ها، کربوکسیلیک اسیدها، ترکیبات آلیفاتیک حلقوی، ترکیبات آروماتیک (مانند بنزن)، آمین‌ها، فنل‌ها، درشت مولکول ها و بسپارها (پلیمر) و نظیر آن ها جزء مواد آلی بوده و مباحث شیمی آلی را به خود اختصاص داده اند.

امروزه از مواد آلی و دانش شیمی آلی در رنگ سازی، کاغذ و جوهرسازی، مواد غذایی، پوشاک، پتروشیمی، مواد پلاستیکی و لاستیکی، داروسازی، پزشکی و ده‌ها صنعت دیگر بهره می برند. افزون بر بیست میلیون ترکیب شناخته شدهٔ کربن وجود دارد و هر ساله نیم میلیون ملکول جدید به خانواده مواد آلی اضافه می شوند.

شیمی آلی شالوده زیست شناسی و پزشکی است. ساختمان موجودات زنده به غیر از آب، عمدتاً از مواد آلی ساخته شده اند، مولکول های مورد بحث در زیست شناسی مولکولی همان مولکول های آلی هستند. امروزه ما در عصر کربن زندگی می کنیم، هر روزه روزنامه ها و مجلات، ذهن ما را متوجه ترکیبات کربن نظیر کلسترول، چربی های اشباع نشده، هورمون ها، استروئیدها، حشره کش ها و فرومون ها می نماید.

در دهه های گذشته به خاطر نفت، جنگ های متعددی راه افتاده است، همچنین دو فاجعه نازک شدن لایه اوزون که عمدتاً به خاطر وجود کلروفلوئوروکربن ها می باشد و پدیده گازهای گلخانه ای که ناشی از حضور متان، کلروفلوئوروکربن ها و دی اکسید کربن است، زندگی انسان ها را به خطر انداخته است. 

مواد آلی در شیمی آلی

مواد آلی دارای گستره ای بزرگ می باشند و بسیار متفاوت و متنوع هستند. از این دسته مواد می توان، پارافین ها، روغن ها، هیدرو کربن ها، الفین ها، استیلن ها، ترپن ها، الکل ها، اسیدهای کربوکسیلیک، استرها، اترها، اپوکسیدها، آلدئیدها، کتون‌ها، آمین ها، آمیدها، ترکیبات آروماتیک، اسیدهای آلی، ایزوسیونات‌ها، محصولات استخلافی بنزن، الیاف نساجی، رنگ های رنگرزی و صنعتی و … را نام برد.

ترکیبات هیدرو کربنی

برخی از ترکیبات آلی فقط شامل دو عنصر، هیدروژن و کربن هستند و از این رو به عنوان هیدرو کربن شناخته می‌شوند. هیدرو کربن‌ها بر اساس ساختمان شان، به دو دسته اصلی، آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می‌شوند. هیدرو کربن های آلیفاتیک خود به گروه های آلکان ها، آلکن‌ها، آلکین ها و ترکیبات حلقه ای مشابه سیکلو آلکان ها و غیره تقسیم می گردند.

متان

ساده‌ترین ماده شیمی آلی متان است، مولکول متان دارای یک اتم مرکزی کربن و چهار اتم محیطی هیدروژن است که با زاویه ۱۰۹/۵ درجه دور اتم کربن قرار گرفته اند. متان محصول نهایی متلاشی شدن ناهوازی (بدون هوا) گیاهان یعنی از هم پاشیدگی بعضی از مولکول های پیچیده می باشد. متان تشکیل دهنده قسمت اعظم (حدود ۹۷ درصد) گاز طبیعی است. متان گاز آتشگیر خطرناک معادن زغال سنگ است و به صورت حباب های گاز از سطح مرداب ها خارج می گردد. گاز متان از ترکیب مونو اکسید کربن و هیدروژن حاصل می گردد.

کلرو فلوئورو کربن ها

مشتقات هالوژنه متان را کلرو فلوئورو کربن ها می گویند. اگر به جای هیدروژن های متان اتم های هالوژن جایگزین گردد، این محصولات حاصل می‌شوند. گازهای مورد استفاده در یخچال‌ها و کولرهای گازی و انواع اسپری، از این دسته مواد هستند. از جمله این مواد می‌توان به دی کلرو دی فلوئورو متان و کلرو تری فلوئورو متان اشاره کرد.

CF2Cl2 یا CFC12 دی کلرو دی فلوئورو متان

CF3Cl یا CFC11 کلرو تری فلوئورو متان

C O + 3 H 2 → C H 4 + H 2 O

مدل اتمی دی کلرو دی فلوئورو متان

آلکان ها

آلکان ها که نقطه آغازگر آن ها متان است به ترکیبات غیر حلقوی و خطی کربن و هیدروژن اطلاق می شود، پیوند یگانه کووالانسی در این ترکیبات اتم‌های کربن و هیدروژن را به هم وصل کرده است. این هیدرو کربن ها بر اساس ساختمانشان به خانواده متان تعلق دارند و خواص آن ها از خواص متان پیروی می کند. در آلکان ها تعداد اتم های هیدروژن نسبت به اتم های کربن، دو برابر به علاوه دو می باشد. یعنی مثلاً در مولکول بوتان، چهار اتم کربن و ده اتم هیدروژن وجود دارد. در آلکان ها، انتظار می رود هرچه تعداد اتم ها افزایش یابد، تعداد آرایش های ممکن اتم ها نیز زیادتر می شود.

به تدریج که در سری آلکان ها پیش می رویم، تعداد ایزومرها در هم‌رده‌های متوالی به میزان شگفت آوری افزایش می یابند. برای مثال هپتان دارای نه ایزومر می باشد، یعنی در شیمی آلی نه ماده مختلف با خواص متفاوت هستند که همگی فرمولشان C7H16 است. برای نامیدن ترکیبات مختلف و پیچیده آلی از روش استاندارد آیوپاک استفاده می کنند روش ایوپاک با استفاده از فرمول های الکان‌ها استفاده می شود.

فرصت های شغلی و بازار کار رشته شیمی آلی

مشاغل زیر به طور مستقیم به این رشته تحصیلی ارتباط دارد و دانش آموختگان در صورت فعالیت در این شغل بیشترین ارتباط را بین رشته تحصیلی و شغل خود برقرار خواهند کرد :

شیمی دان پژوهشگر استاد دانشگاه معلم

همچنین برخی از مشاغل، ظرفیت جذب افراد مختلف از تخصص های گوناگون را دارا می باشند. در این مشاغل، هر فرد علاوه بر تسلط بر مهارت های مربوط به آن شغل، لازم است به فراخور صنعت و نوع کسب و کاری که در آن مشغول به کار است، دارای دانش تخصصی مربوطه نیز باشد: 

کارشناس / مدیر آموزش کارگزار بیمه

شیمی آلی زیر مجموعه‌ای از دانش شیمی است که دربارهٔ ترکیبات کربن یا مواد آلی سخن می گوید.

عنصر اصلی که با کربن ترکیبات آلی را تشکیل می دهند، هیدروژن می باشد.

شیمی آلی شیمی رنگ و دارو، کاغذ و مرکب، رنگینه ها و پلاستیک ها، بنزین و لاستیک چرخ است.

شیمی آلی، شیمی غذایی است که می خوریم و لباسی است که می پوشیم.

بعضی از مولکول های شناخته شده آلی، هزاران اتم دارند و آرایش اتم ها در مولکول های نسبتا کوچک ممکن است بسیار پیچیده باشد.

یکی از دشواری های اساسی شیمی آلی، یافتن چگونگی آرایش اتم ها در مولکول ها، یعنی تعیین ساختار این ترکیب هاست.

از جمله فرصت های شغلی ممكن برای فارغ التحصیلان شیمی آلی به شرح زیر می باشد:

سنتز ترکيبات آلی: كار در مراكز داروسازی و كمک به سنتز دارو و مواد آرايشی بهداشتی

طيف سنجی آلی: كار در آزمايشگاه های شناسايی مواد شيميايی كنترل كيفی

همچنین ارتباط تنگاتنگی بين شيمی آلی و شيمی پليمر وجود دارد.

سنتز پليمرهای جديد و اصلاح ساختار پليمرها به منظور بهبود خواص آن ها و ايجاد خواص جديد برای كاربردهای خاص می ‌تواند انگيزه ای برای كارخانجات و مراكز علمی برای استفاده از يک فارغ التحصیل شيمی آلی باشد.

گردآوری: بخش علمی بیتوته