زندگی با طعم شیمی

از مدتها قبل ،انسان می داند که تمام مواد از ذرات بنیادی یا عناصر شیمیایی ساخته شده اند. از میان این مواد،مثلاً می توان از اکسیژن ،گوگرد ،و آهن نام برد .کوچکترین ذره آهن ،یک اتم آهن و کوچکترین ذره گوگرد ،یک اتم گوگرد نامیده می شود . آهن خالص فقط دارای اتمهای آهن است و گوگرد خالصل نیز فقط اتمهای گوگرد دارد . اتمها جرمهای گوناگونی دارند .سبکترین آنها اتم هیدوژن است . اتمهای آهن بسیار سنگینتر از هیدروژن و اتمهای "اورانیم" از اتمهای آهن سنگینترند ،یعنی جرمشان بیشتر ایت .واژه اتم ،از بان یونانی گرفته شده و معنای آن در واقع "ناکسستنی" یا "تقسیم ناپذیر" است . امروزه ما می دانیم که امها را هم می توان به اجزاء کوچکتر تقسیم کرد.ولی به هر حال ،اگر مثلاً یک اتم آهن را درهم بشکنیم ،اجزاء شکسته شده ،و دیگر آهن نسیتند و خصوصیات آهن را ندارند به این دلیل است که در بسیاری از کتابهای شیمی تعریف زیر در باره واژه "اتم" آورده شده است :

"یک اتم کوچکترین سنگ بنای یک عنصرشیمیایی است که کلیه خصوصیات ویژه آن عنصر را دارا بوده و در صورت تقسیم آن به اجزاء کوچکتر ،این خصوصیات را از دست خواهد داد ".

اتمها در مقایسه با کلیه چیزهایی که ما در زندگی معمولی خود با آنها برخورد می کنیم ،خیلی خیلی کوچک هستند .قطر یک اتم تقریباً سانتیمتر یا 8 - 10×1 سانتیمتراست . با ذکر یک مثال می توان پی برد که اتمها چقدر کوچک هستند : برروی کره زمین تقریباً 5 میلیارد نفر زندگی می کنند. اگر هر نفر را یک اتم حساب کنیم و با این اتمها یک زنجیر بسازیم طول این زنجیر به زحمت 50 سانتیمتر خواهد شد . مولکول چیست؟ اتمها می توانند برای ایجاد ذرات بزرگنر با یکدیگر پیوند پیدا کنند و به اصطلاح "مولکولها " را تشکیل دهند.به عنوان مثال ،دو اتم اکسیژن با یکدیگر تشکیل یک مولکول اکسیژن را می دهند. در طبیعت اغلب اوقات اتفاق می افتد که امهای عناصر مختلف به صورت مولکول با یکدیگر اتحاد می یابند .

یکی از معروفترین این اتحادها مولکول آب است . که ازیک اتم اکسیژن و دو اتم هیدوژن تشکیل شده است . یک مولکول آمونیاک ،یک اتم نیتروژن وسه اتم هیدوژن دارد . آب و آمونیاک برخلاف اکسیژن و کربن عناصر شیمیایی نیستند بلکه ترکیبات شیمیایی از عناصر متقاوت هستند .کوچکترین ذره چنین ترکیبی مولکول نامیده می شود .چنانچه یک مولکول آب را تجزیه کنیم خصوصیات آب از دست می رود و فقط ذرات تشکیل دهنده آن یعنی هیدروژن و اکسیژن باقی می مانند که خصوصیاتی کاملاً متفاوت با آب دراند . مولکولهانیز مثل اتمها به طرز غیرقابل تصوری کوچک هستند دریک لیوان ـآب معمولی تقریباً 6000000000000000000000000 یا 24 10×6 مولکول آب وجود دارد . اگر این لوان آب را به میزان مساوی بر روی تمام اقیانوسها و دریاهای کره زمین پخش کنیم درهر لیتر از آب دریاها ،چندین هزار مولکول از آب لیوان وجود خواهد داشت .

ساختار اتم چیست ؟ تقریباً 75سال پیش "ارنست رادر فورد " در انگلستان مطلبی را کشف کرد که فیزیک اتمی جدید را نبیان گذارد . اما اکنون به این مطلب می پردازیم .این فیزیکدان بریتانیایی یک ورق نازک طلایی را مورد اصابت ذرات آلفا قرار داد تا در ون اتمها را شناسایی کند .

اگر مواد در یک چنین ورق فلزی بطور متناسب و یکنواخت پخش بودند ذرات آلفا درهمان مسیر پرواز خود به حرکت ادامه می دادند،اگر چه در این حالت کمی از سرعت ذرات آلفا کاسته می شد. تمام "ذرات آلفا" تقریباً به همین شکل رفتار کردند .البته تعداد کمی نیز کاملاً از مسیر خود منحرف شدند درست مثل اینکه به یک گلوله کوچک اما خیلی سنگین برخورد کرده باشند "رادرفورد " از این آزمایش چنین نتیجه گیری کرد که تقریبا تمام جرم اتم طلا در یک هسته بسیار کوچک وناچیز تمرکز یافته است . هسته اتم کشف شده بود.امروز ه ما دقیقاً می دانیم ساختار اتم چیست ."اتم مانندیک منظومه شمسی کوچک است ". در مرکز اتم یک هسته بسیار کوچک قرار دارد که از نظر الکتریکی دارای با ر مثبت است و تقریباً تمام جرم اتم را تشکیل می دهد به دور این هسته ذرات کوچک و بسیار سبکی که دارای بار الکتریکی منفی هستند یعنی الکترونها در حرکت هستند.

اتمها ی سنگین تر ین فلزات در وقاع دارای "ساختمانی اسفنجی " هستند و تقریبا فقط از فضای خالی تشکیل شده اند اگر هسته اتم را به برزگی یک گیلاس فرض کنیم ،ساختمان اتم با مدارهای اکترونی خود تقریبا به بزرگی "کلیسای دم " در شهر کلن خواهد بود . قطر هستهه اتم تقریبا برابر سانتیمتر یا 12- 10سانتیمتر می باشد به عبارت دیگر 100میلیارد هسته اتم درکنار هم زنجیری به طول یک میلیمترخواهند ساخت . ساده ترین اتم هیدروژن است . دراین اتم فقط یک الکترون به دور هسته بسیار کوچکی می گردد . در شرایط عادی این اکترون فقط پنج میلیارددم سانتیمتر یا 9- 10×5 سانتیمتر از هسته فاصله دارد .اما این الکترون می تواند روی مدارهای دور تری نسیت به هسته نیز قرار گیرد و در اینجاست که متاسفانه و جه تشابه بین اتم و منظومه شمسی از بین می رود .

حرکت الکترون فقط روی مدارهای ویژه و معین یا به عبارت دیگر"تراز انرژی " مشخصی امکان پذیر می بادش در حالی که سیاره ها در هر فاصله دلخواهی از خورشید می توانند حرکت کنند مثلا اگریک الکترون از یک مدار داخلی یا به عبارت دیگراز یکتراز پر انرژی تر به یک مدارداخلی یا یک تراز کم انرژی تر منتقل شود مقدار انرژی به شکل یک ذره یا "کوانت نوری " یا "فوتون" رها می وشد چون فقط مدارها یا ترازهای انرژی کاملاً معینی وجود دارد در نتیجه فقط ذره های نوری یا انرژی کاملاً معینی نیز منتشر خواهند شد و به عبارت دیگردرنمودار موجی طول موجهای کاملا معینی پدیدار می شوند که انسان ار روی آنها می تواند درتمام کیهان یک انم هیدروژن را باز شناسایی کند. این مطلب برای سایر عناصر شیمیایی نیزصادق است زیر بنای علم "طیف نگاری و طیف شناسی " می باشد که به کمک آن مثلا می توان تشخیص داد چه نوع اتمهایی در آتمسفر خورشید وجود دارند .

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

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.

در سطح کارشناسی ارشد و دکترا نیز دانشجویان در گرایش های تخصصی این رشته که عبارتند از:

شیمی آلی

شیمی تجزیه

شیمی معدنی

شیمی فیزیک و شیمی کاربردی به صورت عمیق تری با بخشی از علم شیمی آشنا می گردند تا در آینده بتوانند مرزهای دانش شیمی را گسترش دهند.

هدف از وجود رشته شیمی در دانشگاه:
هدف از این دوره تربیت کارشناسانی است که در زمینه های آموزش در دبیرستان، تربیت کمک پژوهشگر، آماده کردن دانشجویان برای ورودبه دوره های کارشناسی ارشد و دکتری به منظور تامین کادر آموزشی، پژوهشی مورد نیاز دانشگاه ها و موسسات تحقیقاتی، کارشناسان مورد نیاز صنایع شیمیایی و بی نیازی از کارشناسان خارجی بتوانند از عهده برآیند. دوره دارای دو گرایش:شیمی کاربردی، شیمی محض است.
داوطلب باید در دروس شیمی، فیزیک و ریاضی دبیرستان قوی بوده، علاقه، انگیزه و روحیه کاوشگری لازم را دارا باشد. دروس به صورت عمومی، پایه، الزامی (مشترک بین دو گرایش) و اختصاصی ارائه می شود. بعضی دروس الزامی عبارت است از:شیمی آلی، شیمی تجزیه، شیمی فیزیک، شیمی معدنی، معادلات دیفرانسیل. علاوه بر این دروس 32 واحد درسی در هر گرایش وجود دارد. در شاخه شیمی کاربردی و شیمی محض 20 واحد از این 32 واحد انتخابی است.

اما دو گرایش محض و کاربردی چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟

در گرایش محض مبنای کار علم شیمی است و دانشجو درباره چهار گرایش اصلی علم شیمی که عبارتنداز:شیمی آلی، معدنی، تجزیه و شیمی فیزیک دروسی را مطالعه می کند. اما در شیمی کاربردی، دانشجو یکسری از دروس مربوط به مهندسی شیمی مثل اصول صنایع شیمیایی و تصفیه آب و فاضلاب را نیز می گذراند.

تفاوت این دو گرایش در نحوه نگرش آنها به علم شیمی است چون شیمی کاربردی نگرشی کاربردی به علم شیمی دارد و می خواهد از آموخته های شیمی در صنعت استفاده کند و به همین دلیل فارغ التحصیلان این گرایش با مفاهیمی که در صنایع شیمی مطرح است آشنایی بیشتری داشته و بهتر جذب بازار کار می شوند اما هدف شیمی محض پرورش دانشجویانی است که کارهای تحقیقاتی انجام بدهند و با تحصیل در دوره فوق لیسانس و دکترا به حل مسائل و ناشناخته های علمی شیمی بپردازند. از همین رو درس های نظری گرایش شیمی محض بیشتر از دروس کاربردی آن است.

هرچند که شیمی محض بیشتر به تئوری های عمیق تر شیمی می پردازد و شیمی کاربردی با ارائه یک سری واحدهای کاربردی، ارتباط نزدیک تری با صنعت دارد، اما این دو گرایش در سطح لیسانس فرق زیادی با یکدیگر ندارند و اگر کسی مایل باشد از هر دو گرایش اطلاع داشته باشد، می تواند در دروس اختیاری، بعضی از واحدهای اختصاصی گرایش دیگر را انتخاب کند.

رشته شیمی

ویژگی های رشته شیمی

توانایی های فارغ التحصیلان:
فارغ التحصیلان این دوره می توانند مسوولیت زمینه های مختلف از جمله موارد زیر را عهده دار باشند:

عهده دار شدن مسوولیت هدایت آزمایشگاه ها و کمک به امر تدریس شیمی در دانشگاه ها، همکاری در زمینه های پژوهشی در موسسات ذیربط و دانشگاه ها، سرپرستی آزمایشگاه های کنترل کیفیت مواد اولیه و محصولات در صنایع شیمیایی و رفع مشکلات شیمیایی صنایع موجود، ارائه روش های بهتر جهت بالا بردن سطح تولید از نظر کیفی و کمی.

این توانایی ها به صورت دسته بندی شده درزیر آمده:

- طرح، نظارت و اجرای طرح های تحقیقاتی کوچک و بزرگ شیمیایی در سطوح مختلف کاربردی و علمی محض، در دانشگاه ها، کارخانجات و مراکز تحقیقاتی، به منظور ارتقای کمی و کیفی محصولات مورد نیاز جامعه.
- مسوولیت و ارائه خدمات در آزمایشگاه های کنترل کیفی، پیگیری و ارائه معیارهای استاندارد به منظور افزایش کمیت و کیفیت محصولات تولیدی و همچنین مواد مصرفی کارخانه ها و صنایع.
- ارائه خدمات آموزشی در سطح دانشگاه ها، دبیرستان ها و موسسات آموزشی.
- ارائه طرح های پژوهشی به منظور استفاده از منابع اولیه ارزنده موجود در جامعه در جهت افزایش بهره وری از آنها و جلوگیری از صادرات بی رویه مواد اولیه ارزشمند و تبدیل آنها به محصولات واسطه ای که ارزش اقتصادی بالاتری دارند.
- ارائه خدمات در کارخانجات پتروشیمی، پلاستیک، لاستیک، رنگ و رزین، الیاف، صنایع غذایی، صنایع دارویی، بهداشتی و شوینده ها.
- آمادگی برای ادامه تحصیلات در مقاطع بالاتر برای تامین کادر علمی دانشگاه ها و سایر مراکز علمی.
- کمک به توسعه صنایع دستی که در سطح گسترده ای در جامعه پراکنده هستند؛ از جمله ساخت رنگهای بهتر و متنوع تر، به خصوص استفاده از رنگ های طبیعی موجود در صنعت فرش.
- استفاده از گیاهان دارویی فراوانی که در مملکت موجودند، به منظور استخراج و شناسایی موارد کاربرد این گیاهان به کمک متخصصان داروساز.

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر :

امکان ادامه تحصیل در این رشته تا حد دکتری در داخل و خارج از کشور وجود دارد.
دوره کارشناسی ارشد شیمی دوره ای با گرایش های تخصصی در هشت گرایش (شیمی آلی، شیمی تجزیه، شیمی معدنی، شیمی فیزیک، شیمی کاربردی، نانوشیمی، فیتو شیمی،شیمی پلیمر) است.
دوره دکترای شیمی نیز پس از دوره کارشناسی ارشد در دو بخش «آموزشی و پژوهشی» ارائه می گردد.

رشته های مشابه و نزدیک به این رشته:

شاخه کاریردی دارای واحدهای مشابه با رشته مهندسی شیمی می باشد.

با توجه به نیاز دانشگاه ها به مدرس شیمی، نیاز صنایع مختلف شیمیایی به پژوهشگر و کمبود متخصص ایرانی برای اداره کنترل کیفیت آزمایشگاه های شیمی صنایع موجود، اهمیت این رشته مشخص می شود.

توانایی های مورد نیاز و قابل توصیه:

شیمی یعنی حفظ کردن صدها فرمول، عدد و رقم. این تصور بسیاری از دانش آموزان دبیرستانی است. تصوری که از دبیرستان ها نشأت می گیرد چرا که حجم مطالب کتاب شیمی دبیرستانی زیاد و فرصت تدریس محدود است و به ناچار دبیران و محصلان به جای درک و استدلال مفاهیم، به سوی مسایل ذهنی و حفظی کشیده می شوند.

در حالی که شیمی تلفیقی از مهارت های ذهنی و استدلالی است و اگر کسی بخواهد در این رشته موفق گردد باید در هر دو زمینه توانمند باشد و حتی می توان گفت که قدرت استدلال بیش از قدرت حافظه در این رشته اهمیت دارد چون حافظه فقط می تواند به کار سرعت بدهد اما حلال مشکلات نیست.

و همچنین دانشجوی این رشته لازم است در دروس ریاضی، شیمی و فیزیک قوی باشد و رشته شیمی را دوست بدارد یعنی از مطالعه درس شیمی لذت ببرد و خسته نشود.
«دانشجوی شیمی باید به شیمی علاقه مند باشد نه این که رشته شیمی در فرم انتخاب رشته، انتخاب چهلم و پنجاهم او باشد. همچنین دانشجو باید مثل مارگیرهای قدیمی که مار را می گرفتند و از آن استفاده بهینه می کردند، شجاع بوده و وسواس نداشته باشد چون بعضی از مواد شیمیایی مثل مار خطرناکند اما اگر کسی طرز استفاده از همین مواد را بلد باشد، موادی قابل کنترل و بسیار مفید هستند.»

آینده شغلی، بازار کار فرصت های شغلی فارغ التحصیلان این رشته:
شیمی جزو معدود رشته هایی است که فارغ التحصیل آن می تواند همیشه مشغول به کار باشد. چون هر کارخانه ای که دایر شود، در بخش کنترل کیفیت کالاهای ساخته شده نیاز به یک شیمیست دارد و یا در تمام صنایع احتیاج به فارغ التحصیلان شیمی داریم تا مواد اولیه را با توجه به استانداردهای جهانی بررسی کرده و رد یا قبول بکنند.

علاوه بر موارد فوق یک شیمیست می تواند در خانه خود با کم ترین امکانات کارگاه کوچکی دایر کرده و بعضی از مواد مورد نیاز جامعه را تولید کند.

فارغ التحصیلان این رشته توانایی تغییر و تبدیل بر روی مواد خام را دارند و به یاری همین توانایی، تعداد زیادی از فارغ التحصیلان این رشته کارگاه ها یا کارخانه های شیمیایی کوچک یا بزرگ دایر کرده و در کار خود نیز موفق بوده اند.

در ضمن فارغ التحصیل شیمی می تواند در کارگاه ها و کارخانه های تهیه مواد آلی، دارویی، رنگ ها، رزین ها و تهیه و ترخیص مواد معدنی کار بکند.

موقعیت شغلی فارغ التحصیلان این دو گرایش:
« فارغ التحصیل شیمی محض در شروع یک فعالیت صنعتی نقش دارد چرا که او راهکارهای تئوریک ساخت یک ماده را ارائه می دهد و سپس یک فارغ التحصیل شیمی کاربردی و یا مهندس شیمی طراحی نیمه صنعتی ماده مورد نظر را ارائه می دهد.»

برخی از مراکز جذب کارشناس های شیمی به شرح زیر است:

وزارتخانه های آموزش و پرورش ،

نفت ،

صنایع سنگین ،

صنایع و معادن ،

فرهنگ و آموزش عالی ،

کشاورزی و نیز آموزشگاههای شیمی،

صنایع شیمیایی و نظایر آنها .