Biochemistry
Habang ang pag-unawa sa walang buhay na kimika ay lumago noong ika-19 na siglo, ang mga pagtatangka upang bigyang kahulugan ang mga proseso ng pisyolohikal ng mga buhay na organismo sa mga tuntunin ng istruktura ng molekular at pagiging aktibo ay nagbigay ng disiplina ng biochemistry. Ang mga biochemist ay gumagamit ng mga pamamaraan at teorya ng kimika upang masuri ang molekular na batayan ng buhay. Ang isang organismo ay sinisiyasat sa saligan na ang mga proseso ng physiological nito ay bunga ng maraming libu-libong mga reaksyon ng kemikal na nagaganap sa isang lubos na pinagsamang paraan. Ang mga biochemist ay itinatag, bukod sa iba pang mga bagay, ang mga prinsipyo na sumasailalim sa paglipat ng enerhiya sa mga cell, ang istraktura ng kemikal ng mga lamad ng cell, ang coding at paghahatid ng namamana na impormasyon, kalamnan at nerve function, at biosynthetic na mga landas. Sa katunayan, ang mga kaugnay na biomolecules ay natagpuan upang matupad ang mga katulad na tungkulin sa mga organismo na naiiba sa bakterya at mga tao. Ang pag-aaral ng mga biomolecules, gayunpaman, ay naghahatid ng maraming mga paghihirap. Ang ganitong mga molekula ay madalas na napakalaki at nagpapakita ng mahusay na pagiging kumplikado ng istruktura; bukod dito, ang mga reaksiyong kemikal na kanilang nararanasan ay kadalasang napakabilis. Ang paghihiwalay ng dalawang hibla ng DNA, halimbawa, ay nangyayari sa isang-milyon ng isang segundo. Ang ganitong mabilis na mga rate ng reaksyon ay posible lamang sa pamamagitan ng intermediary na pagkilos ng biomolecule na tinatawag na mga enzymes. Ang mga enzyme ay mga protina na may utang sa kanilang kapuna-puna na mga bilis ng bilis ng bilis sa kanilang three-dimensional na istraktura ng kemikal. Hindi kataka-taka, ang mga pagtuklas sa biochemical ay nagkaroon ng malaking epekto sa pag-unawa at paggamot ng sakit. Maraming mga karamdaman dahil sa mga inborn na error ng metabolismo ay nasubaybayan sa mga tiyak na genetic defect. Ang iba pang mga sakit ay nagreresulta mula sa mga pagkagambala sa normal na biochemical pathway.
kasaysayan ng teknolohiya: Chemistry
Ang kontribusyon ni Robert Boyle sa teorya ng singaw ng kapangyarihan ay nabanggit, ngunit ang Boyle ay mas karaniwang kinikilala bilang "ama ng kimika,"
Kadalasan, ang mga sintomas ay maaaring maibsan ng mga gamot, at ang pagtuklas, mode ng pagkilos, at pagwawasak ng mga ahente ng therapeutic ay isa pa sa mga pangunahing lugar ng pag-aaral sa biochemistry. Ang mga impeksyon sa bakterya ay maaaring gamutin sa sulfonamides, penicillins, at tetracyclines, at ang pananaliksik sa mga impeksyon sa virus ay nagpahayag ng pagiging epektibo ng acyclovir laban sa herpes virus. Maraming interes sa kasalukuyang mga detalye ng carcinogenesis at cancer chemotherapy. Ito ay kilala, halimbawa, na ang kanser ay maaaring magresulta kapag ang mga molekula na nagdudulot ng kanser, o mga carcinogens habang tinawag sila, gumanti sa mga nucleic acid at protina at makagambala sa kanilang normal na mga mode ng pagkilos. Ang mga mananaliksik ay nakabuo ng mga pagsubok na maaaring makilala ang mga molekula na posibleng may carcinogenic. Ang pag-asa, siyempre, ay ang pag-unlad sa pag-iwas at paggamot ng cancer ay mapabilis sa sandaling mas maunawaan ang biochemical na batayan ng sakit.
Ang molekular na batayan ng mga proseso ng biologic ay isang mahalagang tampok ng mabilis na lumalaking disiplina ng molekular na biology at biotechnology. Ang kimika ay nakabuo ng mga pamamaraan para sa mabilis at tumpak na pagtukoy ng istraktura ng mga protina at DNA. Bilang karagdagan, ang mahusay na mga pamamaraan ng laboratoryo para sa synthesis ng mga gene ay nililikha. Sa huli, ang pagwawasto ng mga genetic na sakit sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga may sira na gen na may mga normal ay maaaring maging posible.
Kimika ng polimer
Ang simpleng sangkap na etilena ay isang gas na binubuo ng mga molekula na may formula CH 2 CH 2. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, maraming mga molekula ng etilena ang sasamahan upang makabuo ng isang mahabang kadena na tinatawag na polyethylene, kasama ang pormula (CH 2 CH 2) n, kung saan ang n ay isang variable ngunit malaking bilang. Ang polyethylene ay isang matigas, matibay na solidong materyal na naiiba sa etilena. Ito ay isang halimbawa ng isang polimer, na kung saan ay isang malaking molekula na binubuo ng maraming mas maliit na mga molekula (monomer), na kadalasang sumasama sa isang guhit na linya. Maraming mga likas na nagaganap na sangkap, kabilang ang selulusa, almirol, koton, lana, goma, katad, protina, at DNA, ay mga polimer. Ang polyethylene, naylon, at acrylics ay mga halimbawa ng mga sintetikong polimer. Ang pag-aaral ng naturang mga materyales ay namamalagi sa loob ng domain ng polymer chemistry, isang specialty na umunlad sa ika-20 siglo. Ang pagsisiyasat ng mga likas na polimer ay overlay ng malaki sa biochemistry, ngunit ang synthesis ng mga bagong polimer, pagsisiyasat ng mga proseso ng polimerisasyon, at ang pagkilala sa istruktura at mga katangian ng mga materyales na polymeric lahat ay nagpapahiwatig ng mga natatanging problema para sa mga polimer ng polimer.
Ang mga Polymer chemists ay dinisenyo at synthesized polimer na nag-iiba sa katigasan, kakayahang umangkop, paglambot ng temperatura, solubility sa tubig, at biodegradability. Gumawa sila ng mga materyales na polymeric na kasing lakas ng bakal at mas magaan at mas lumalaban sa kaagnasan. Ang langis, natural gas, at mga pipeline ng tubig ay regular na itinatayo ng plastic pipe. Sa mga nagdaang taon, nadagdagan ng mga automaker ang kanilang paggamit ng mga sangkap na plastik upang makabuo ng mas magaan na mga sasakyan na gumamit ng mas kaunting gasolina. Ang iba pang mga industriya tulad ng mga kasangkot sa paggawa ng mga tela, goma, papel, at mga materyales sa packaging ay itinayo sa kimika ng polimer.
Bukod sa paggawa ng mga bagong uri ng mga materyales na polymeric, ang mga mananaliksik ay nababahala sa pagbuo ng mga espesyal na katalista na hinihiling ng malakihang pang-industriyang synthesis ng mga komersyal na polimer. Kung walang ganoong mga katalista, ang proseso ng polimerisasyon ay magiging napakabagal sa ilang mga kaso.
Pisikal na kimika
Maraming mga disiplinang kemikal, tulad ng mga napag-usapan na, ay nakatuon sa ilang mga klase ng mga materyales na nagbabahagi ng mga karaniwang tampok sa istruktura at kemikal. Ang iba pang mga specialty ay maaaring nakasentro hindi sa isang klase ng mga sangkap kundi sa kanilang mga pakikipag-ugnayan at pagbabagong-anyo. Ang pinakaluma sa mga patlang na ito ay pisikal na kimika, na naglalayong masukat, maiugnay, at ipaliwanag ang dami ng mga aspeto ng mga proseso ng kemikal. Ang chemist ng Anglo-Irish na si Robert Boyle, halimbawa, ay natuklasan noong ika-17 na siglo na sa temperatura ng silid ay ang dami ng isang nakapirming dami ng gas ay bumabawas sa proporsyonal habang tumataas ang presyon nito. Kaya, para sa isang gas sa pare-pareho ang temperatura, ang produkto ng dami nitong V at presyur ng P ay katumbas ng isang pare-pareho na bilang — ibig sabihin, PV = palagi. Ang nasabing isang simpleng relasyon sa aritmetika ay may bisa para sa halos lahat ng mga gas sa temperatura ng silid at sa mga presyon na katumbas o mas mababa sa isang kapaligiran. Ang kasunod na gawain ay ipinakita na ang relasyon ay nawawala ang bisa nito sa mas mataas na presyur, ngunit mas kumplikadong mga expression na mas tumpak na tumutugma sa mga resulta ng pang-eksperimentong maaaring makuha. Ang pagtuklas at pagsisiyasat ng mga regular na kemikal na regularidad, na madalas na tinatawag na mga batas ng kalikasan, ay namamalagi sa loob ng lupain ng pisikal na kimika. Para sa karamihan ng ika-18 siglo ang mapagkukunan ng pagiging regular ng matematika sa mga sistemang kemikal ay ipinapalagay na ang pagpapatuloy ng mga puwersa at mga patlang na pumapaligid sa mga atomo na bumubuo ng mga elemento ng kemikal at compound. Gayunman, ipinapakita ng mga pagpapaunlad sa ika-20 siglo, na ang pag-uugali ng kemikal ay pinakamahusay na binibigyang kahulugan ng isang quantum mechanical model ng atomic at molekular na istraktura. Ang sangay ng pisikal na kimika na higit na nakatuon sa paksang ito ay teoretikal na kimika. Ang mga teoretikal na chemists ay gumagamit ng malawak na paggamit ng mga computer upang matulungan silang malutas ang kumplikadong mga equation ng matematika. Ang iba pang mga sanga ng pisikal na kimika ay kinabibilangan ng thermodynamics ng kemikal, na may kinalaman sa ugnayan sa pagitan ng init at iba pang mga anyo ng enerhiya ng kemikal, at mga kemikal na kinetiko, na naglalayong masukat at maunawaan ang mga rate ng mga reaksyon ng kemikal. Sinisiyasat ng Electrochemistry ang pagkakaugnay ng electric current at pagbabago ng kemikal. Ang pagpasa ng isang de-koryenteng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang solusyon sa kemikal ay nagdudulot ng mga pagbabago sa mga sangkap na sangkap na madalas na mababalik-ibig sabihin, sa ilalim ng magkakaibang mga kondisyon ang mga binagong sangkap mismo ay magbubunga ng isang electric current. Ang mga karaniwang baterya ay naglalaman ng mga kemikal na sangkap na, kapag nakalagay sa pakikipag-ugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng pagsasara ng isang de-koryenteng circuit, ay maghahatid ng kasalukuyang sa isang palaging boltahe hanggang sa maubos ang mga sangkap. Sa kasalukuyan maraming interes sa mga aparato na maaaring gumamit ng enerhiya sa sikat ng araw upang magmaneho ng mga reaksyon ng kemikal na ang mga produkto ay may kakayahang mag-imbak ng enerhiya. Ang pagtuklas ng mga nasabing aparato ay magiging posible sa malawakang paggamit ng solar energy.
Maraming iba pang mga disiplina sa loob ng pisikal na kimika na higit na nababahala sa mga pangkalahatang katangian ng mga sangkap at mga pakikipag-ugnay sa mga sangkap kaysa sa mga sangkap mismo. Ang Photochemistry ay isang espesyalidad na nagsisiyasat sa pakikipag-ugnayan ng ilaw sa bagay. Ang mga reaksiyong kemikal na sinimulan ng pagsipsip ng ilaw ay maaaring ibang-iba sa mga nangyayari sa iba pang paraan. Ang bitamina D, halimbawa, ay nabuo sa katawan ng tao kapag ang steroid ergosterol ay sumisipsip ng solar radiation; Ang ergosterol ay hindi nagbabago sa bitamina D sa dilim.
Ang isang mabilis na pagbuo ng subdisiplina ng pisikal na kimika ay ang chemistry sa ibabaw. Sinusuri nito ang mga katangian ng mga ibabaw ng kemikal, na umaasa nang labis sa mga instrumento na maaaring magbigay ng isang kemikal na profile ng naturang mga ibabaw. Sa tuwing ang isang solid ay nakalantad sa isang likido o isang gas, isang reaksyon ang nangyayari sa una sa ibabaw ng solid, at ang mga pag-aari nito ay maaaring magbago nang labis bilang isang resulta. Ang aluminyo ay isang kaso sa punto: ito ay lumalaban sa kaagnasan nang tumpak dahil ang ibabaw ng dalisay na metal ay gumanti sa oxygen upang makabuo ng isang layer ng aluminyo oksido, na nagsisilbi upang maprotektahan ang interior ng metal mula sa karagdagang oksihenasyon. Maraming mga katalista sa reaksyon ang gumaganap ng kanilang pag-andar sa pamamagitan ng pagbibigay ng reaktibong ibabaw kung saan maaaring mag-reaksyon ang mga sangkap.
