Kimya ve Çalışma Alanları

Bir araştırmacı su örneğinde kurşun ararken, başka biri ilaçlardaki karbonlu yapıları inceler. Bir diğeri kandaki glikozun hücrelerde nasıl kullanıldığını araştırır. Üçü de kimyagerdir, fakat aynı soruya bakmaz. Peki hangi çalışma alanı hangi soruyla ilgilenir?

Kimyanın farklı çalışma alanları

Kimya, maddelerin yapısını, özelliklerini ve değişimlerini inceler. Konu çok geniş olduğu için kimyagerler belirli alt dallarda uzmanlaşır.

• Analitik kimya, bir örnekte hangi maddelerin bulunduğunu ve bunların miktarını belirler. İçme suyunda ağır metal aranması veya bir ilaç tabletindeki etkin madde miktarının ölçülmesi buna örnektir.
• Organik kimya, başta karbon içeren bileşiklerin yapılarını ve özelliklerini inceler. Yakıtlar, boyar maddeler ve birçok ilaç organik kimyanın çalışma alanına girer.
• Biyokimya, canlıların yapısındaki kimyasal maddeleri ve tepkimeleri araştırır. Proteinler, enzimler, vitaminler ve hücrelerdeki enerji dönüşümleri biyokimya ile ilişkilidir.
• Anorganik kimya, karbon temelli olmayan birçok bileşiği, metalleri, mineralleri ve tuzları inceler.
• Fizikokimya, kimyasal olayları enerji, sıcaklık, hız ve tanecik hareketleriyle açıklar.
• Polimer kimyası, çok sayıda küçük birimin birleşmesiyle oluşan uzun zincirli maddeleri inceler.

Bir çalışma alanını seçerken maddenin adına değil, sorulan soruya bakılır. “Bu örnekte hangi madde var?” analitik kimyaya, “Bu karbonlu yapının özellikleri nedir?” organik kimyaya, “Bu madde canlıda nasıl görev yapar?” biyokimyaya işaret eder.

Çalışma alanını belirleme örneği

Soruyu belirle mathrmSu\ örneğinde\ Pb\ miktarı\ ? Sorunun amacı, örnekteki bir maddenin bulunup miktarının ölçülmesidir. Alanı sınıflandır mathrmMiktar\ belirleme→ mathrmAnalitik\ kimya Su örneğindeki kurşun miktarını bulma görevi analitik kimyaya aittir. Benzer sorularla karşılaştır mathrmKarbonlu\ yapı→ mathrmOrganik\ kimyaquadmathrmCanlıdaki\ görev→ mathrmBiyokimya Karbonlu yapıların incelenmesi organik kimyaya, canlı içindeki görevlerinin incelenmesi biyokimyaya bağlanır.

Element sembollerinin dili

Element sembolü, element adının kısa ve evrensel gösterimidir. İlk harf her zaman büyük yazılır. İkinci harf varsa küçük yazılır. Örneğin kobaltın sembolü Co olur, CO yazımı ise doğru değildir.

Bazı semboller elementin Türkçe adından değil, Latince adından gelir. Sodyumun sembolü Na, natrium adından; potasyumun sembolü K, kalium adından gelir. Yaygın elementlerden demir Fe, bakır Cu, gümüş Ag, altın Au, cıva Hg, kurşun ise Pb ile gösterilir.

Karbon içeren bir molekülün gösteriminde semboller ve alt indisler birlikte kullanılır. Örneğin metanın formülü $CH_4$ şeklindedir. Buradaki $C$ bir karbonu, $H_4$ ise dört hidrojeni belirtir.

Laboratuvar piktogramlarını okumak

Laboratuvar etiketlerindeki kırmızı çerçeveli elmas işaretleri, maddenin oluşturabileceği tehlikeyi hızlıca bildirir.

• Alev, kolay tutuşan maddeyi gösterir.
• Kafatası ve çapraz kemikler, akut zehirlenme tehlikesini belirtir.
• Aşındırıcı madde işareti, deride yanık ve metallerde aşınma oluşturabilecek maddeleri gösterir.
• Ünlem işareti, tahriş edici veya zararlı maddeler için kullanılır.
• Gaz tüpü, basınç altında gaz bulunduğunu bildirir.
• Alev üstündeki daire, yükseltgen özellikli maddeyi gösterir.
• Patlayan bomba, patlayıcı madde riskini belirtir.
• Çevre, özellikle su canlılarına zarar verebilen maddeleri uyarır.
• Göğüs silüeti, uzun süreli ve ciddi sağlık tehlikesi olabileceğini anlatır.

Bir örneğin hangi kimya dalına ait olduğunu ve etiketindeki tehlikeyi birlikte okumak, laboratuvarda doğru kararı vermenin başlangıcıdır. Sıradaki adımda bu alanlarda çalışan uzmanların laboratuvarda hangi işleri yaptığını ayırt edebilecek misin?

• Bir örnekte bulunan maddenin miktarını belirlemek analitik kimyanın görevlerinden biridir. Analitik kimya, maddelerin niteliklerini ve miktarlarını belirlemek için ölçüm yapar.
• Kandaki glikozun canlı hücrelerdeki görevini inceleyen çalışma alanı hangisidir? Biyokimya, canlılardaki maddeleri ve kimyasal olayları inceler. Burada soru, glikozun canlı içindeki görevine yöneliktir.
• Sodyum elementinin sembolü __ şeklindedir. Sodyumun sembolü, Latince natrium adından gelen Na'dır. İlk harf büyük, ikinci harf küçük yazılır.

Kimya dalları, aynı maddenin farklı sorularını cevaplayan uzmanlık alanlarıdır. Bir araştırmacı “Bu örnekte hangi maddeler var?” diye sorarken, başka biri “Bu madde canlı hücrede nasıl görev yapıyor?” sorusunu inceler. Konu aynı olsa da kullanılan bakış açısı değişir.

Bir problemin hangi kimya dalına ait olduğunu belirleme

Bir laboratuvar görevini sınıflandırırken önce yapılan işe bakılır:

• Analitik kimya, bir örneğin içinde hangi maddelerin bulunduğunu ve bunların miktarını belirler. İçme suyundaki metal iyonlarının ölçülmesi buna örnektir.
• Organik kimya, karbon içeren bileşiklerin yapısını, özelliklerini ve tepkimelerini inceler. Yakıtlar, plastik hammaddeleri ve birçok ilaç bu alanla ilişkilidir.
• Anorganik kimya, metaller, mineraller, tuzlar ve karbon temelli olmayan birçok bileşiği inceler.
• Biyokimya, canlılardaki kimyasal olayları araştırır. Enzimlerin çalışması, proteinlerin görevleri ve hücresel enerji dönüşümleri bu alana girer.
• Fizikokimya, kimyasal olayların enerji, hız ve tanecik hareketleriyle ilişkisini açıklar.
• Endüstriyel kimya, laboratuvarda elde edilen bilgilerin büyük ölçekte üretime aktarılmasıyla ilgilenir.
• Nükleer kimya, atom çekirdeğindeki değişimleri ve ışımaları inceler.

Aynı olay birden fazla dalın ilgisini çekebilir. Örneğin yeni bir ilacın içindeki etkin maddeyi belirlemek analitik kimyanın, bu maddenin karbonlu yapısını incelemek organik kimyanın, vücutta nasıl etki gösterdiğini araştırmak ise biyokimyanın konusudur.…

Kimya disiplini, aynı maddeyi farklı sorularla inceleyen uzmanlık alanlarının bütünüdür. Bir su örneğinin içindeki iyonları belirlemek ile canlı hücredeki proteinleri incelemek aynı işi gerektirmez. Bu nedenle konuya, sorulan sorunun türünü belirleyerek başlanır.

Sorudan Kimya Dalına Ulaşma

Aşağıdaki ayrım, bir olayın hangi alt disiplinle ilgili olduğunu gösterir:

Bir alanın adı, kullanılan cihazdan çok araştırılan soruyu anlatır. Örneğin bir araştırmacı spektrometre kullanarak kandaki glikoz miktarını ölçüyorsa ölçümün amacı analitik kimyadır. Aynı cihazla protein yapısını incelemek ise biyokimya çalışmasının parçası olabilir.

Eczanede yeni bir ilacın etken maddesinin karbon iskeleti inceleniyorsa organik kimya öne çıkar. İlacın vücutta enzimlerle nasıl etkileştiği araştırılıyorsa biyokimya ile bağlantı kurulur. Gerçek çalışmalar çoğu zaman birden fazla alt disiplinin ortak çalışmasıdır.

Sınırları Karşılaştırma

• Analitik kimya, “Ne var ve ne kadar var?” sorusuna odaklanır.
• Organik kimya, özellikle karbon temelli bileşiklerin yapısını ve özelliklerini inceler.
• Biyokimya, canlıların içindeki kimyasal maddeleri ve olayları ele alır.
• Endüstriyel kimya, laboratuvar bilgisini büyük ölçekli üretime taşır.
• Çevre kimyası, hava, su ve topraktaki kimyasal değişimleri ve kirleticileri izler.

Senaryodan Alan Belirleme

Bir belediye, içme suyu örneğinde kurşun iyonu bulunup bulunmadığını ve miktarını araştırıyor. Buradaki temel soru “Örnekte hangi madde var ve miktarı ne kadar?” olduğu için çalışma analitik kimya alanına girer.

Bir laboratuvar, kas hücrelerinde enerji üretiminde görevli bir enzimin çalışmasını inceliyor. İncelenen sistem canlı hücre ve enzim olduğu için temel alan biyokimyadır.

Bir ekip, plastik atıkların yerine kullanılabilecek karbon temelli yeni bir madde tasarlıyor. Maddenin yapısını kurma ve özelliklerini değiştirme kısmı organik kimya ile ilişkilidir. Bu maddenin fabrikada büyük miktarda üretilmesi ise endüstriyel kimyayı da sürece katar.…

Bir elementin sembolü, adının kısaltmasıdır ve çalışma alanını tek başına belirlemez. Bir örnekte meyve suyundaki demir miktarı ölçülüyor. Demirin sembolü ile miktar belirleme işini yapan kimya alt dalını birlikte sınıflandır.

Kimya alanlarını, element sembollerini ve laboratuvar işaretlerini birlikte değerlendirmek, bir kimya problemini doğru okuyup doğru uzmanlık alanına yönlendirmeyi sağlar. Örneğin bir su örneğinde hangi maddelerin bulunduğu araştırılıyorsa analitik kimya, karbon içeren bir ilaç molekülü inceleniyorsa organik kimya, kan şekeri gibi canlılardaki kimyasal olaylar araştırılıyorsa biyokimya öne çıkar.

Aynı olayda birden fazla kimya dalı

Bir ilacın geliştirilmesini düşünelim. Organik kimya, ilacın karbon temelli molekülünü tasarlar. Analitik kimya, ürünün saflığını ve içindeki madde miktarını belirler. Biyokimya ise ilacın canlı hücrelerde nasıl etki gösterdiğini inceler. Bu dallar birbirinden kopuk değildir, aynı sorunun farklı yönlerini aydınlatır.

Sembol, maddeyi kısa yoldan tanıtır

Element sembolünde ilk harf büyük, ikinci harf varsa küçük yazılır. Bu nedenle kobaltın sembolü $Co$, karbonmonoksitin formülündeki karbonun sembolü $C$ olur. $CO$ yazımı doğru bir element sembolü değildir. Büyük ve küçük harf değişince anlam da değişebilir.

İlk 20 elementin sembollerinden bazıları şöyledir:

İşaret görülünce doğru davranış seçilir

Laboratuvar piktogramı, maddenin oluşturabileceği tehlikeyi hızlıca bildirir. Alev işareti yanıcılığı, kafatası zehirliliği, aşındırıcı sembolü ciltte ve metallerde zarar oluşturabileceğini gösterir. Ünlem işareti tahriş edici veya zararlı maddeler için kullanılır. Çevre sembolü, maddenin su canlılarına zarar verebileceği konusunda uyarır.

Yanlış: “Madde miktarını belirleyen dal organik kimyadır.”

Doğru: “Madde miktarını ve saflığını belirleyen dal analitik kimyadır.” Önce problemin ne sorduğu belirlenir, sonra uygun kimya dalı seçilir.

Laboratuvar örneğini sınıflandırma

Problemi belirleme Su örneğinde iyon miktarı İncelenen amaç, örnekte hangi iyonların bulunduğunu ve miktarlarını belirlemektir. Uygun dalı seçme Su örneği → Analitik kimya Bileşenleri tanımlama ve miktarlarını ölçme görevi analitik kimyaya aittir. Sembolü doğru yazma Klor → Cl Klor elementinin sembolü büyük C ve küçük l harfiyle $Cl$ biçiminde yazılır.

Kendine şu soruyu sessizce yanıtla: Bir maddenin hem saflığı hem de canlı hücre üzerindeki etkisi araştırılırsa hangi iki kimya dalı birlikte çalışır? Bu sınıflandırma, sonraki atom ve periyodik sistem konularında sembolleri daha anlamlı okumaya temel oluşturur.

• Bir maddenin saflığını ve miktarını belirlemek analitik kimyanın görevidir. Analitik kimya maddelerin bileşimini, kimliğini ve miktarını belirlemek için çalışır.
• Bir ilacın canlı hücrelerdeki etkisini inceleyen kimya dalı hangisidir? Biyokimya, canlılardaki molekülleri ve kimyasal olayları inceler. İlacın hücre üzerindeki etkisi bu kapsamdadır.
• Alev piktogramı bulunan maddeler ısı ve ___ kaynaklarından uzak tutulmalıdır. Alev piktogramı yanıcılığı bildirir. Bu maddeler ısı, alev ve kıvılcım kaynaklarından uzak tutulur.