เคมีคือการศึกษาของสสารคุณสมบัติอย่างไรและทำไมสารรวมกันหรือแยกออกเป็นรูปแบบของสารอื่น ๆ และวิธีการที่สารมีปฏิสัมพันธ์กับพลังงาน หลายคนคิดว่านักเคมีเป็นนักวิทยาศาสตร์เคลือบสีขาวผสมของเหลวแปลก ๆ ในห้องปฏิบัติการ แต่ความจริงก็คือเราทุกคนเป็นนักเคมี การทำความเข้าใจแนวคิดเคมีพื้นฐานเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเกือบทุกอาชีพ เคมีเป็นส่วนหนึ่งของทุกสิ่งในชีวิตของเรา
วัสดุที่มีอยู่ทุกตัวประกอบด้วยสสาร - แม้แต่ร่างกายของเราเอง เคมีมีส่วนเกี่ยวข้องในทุกสิ่งที่เราทำตั้งแต่การปลูกและการปรุงอาหารจนถึงการทำความสะอาดบ้านและร่างกายของเราจนถึงการปล่อยกระสวยอวกาศ เคมีเป็นหนึ่งในวิทยาศาสตร์กายภาพที่ช่วยให้เราอธิบายและอธิบายโลกของเรา
ห้าสาขา
เคมีมีห้าสาขาหลักซึ่งแต่ละสาขามีการศึกษาหลายด้าน
การวิเคราะห์ทางเคมี ใช้การสังเกตเชิงคุณภาพและปริมาณเพื่อระบุและวัดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของสาร ในทางเคมีเคมีทั้งหมดจะถูกวิเคราะห์
เคมีกายภาพ รวมเคมีกับฟิสิกส์ นักเคมีกายภาพศึกษาว่าสสารและพลังงานมีปฏิกิริยาอย่างไร อุณหพลศาสตร์และกลศาสตร์ควอนตัมเป็นวิชาเคมีกายภาพที่สำคัญสองสาขา
เคมีอินทรีย์ ศึกษาเฉพาะสารประกอบที่มีธาตุคาร์บอน คาร์บอนมีคุณสมบัติพิเศษมากมายที่ทำให้เกิดพันธะเคมีที่ซับซ้อนและโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่มาก เคมีอินทรีย์เป็นที่รู้จักกันในนาม "เคมีแห่งชีวิต" เพราะโมเลกุลทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นเนื้อเยื่อมีชีวิตมีคาร์บอนเป็นส่วนหนึ่งของการแต่งหน้า
เคมีอนินทรีย์ ศึกษาวัสดุเช่นโลหะและก๊าซที่ไม่มีคาร์บอนเป็นส่วนหนึ่งของการแต่งหน้า
ชีวเคมี เป็นการศึกษากระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นภายในสิ่งมีชีวิต
สาขาการศึกษา
ภายในหมวดหมู่กว้าง ๆ เหล่านี้เป็นสาขาการศึกษาที่นับไม่ถ้วนหลายแห่งมีผลกระทบสำคัญต่อชีวิตประจำวันของเรา นักเคมีปรับปรุงผลิตภัณฑ์มากมายตั้งแต่อาหารที่เรากินและเสื้อผ้าที่เราสวมใส่ไปจนถึงวัสดุที่เราสร้างบ้าน เคมีช่วยปกป้องสิ่งแวดล้อมของเราและค้นหาแหล่งพลังงานใหม่
เคมีอาหาร
วิทยาศาสตร์การอาหารเกี่ยวข้องกับส่วนประกอบทางชีวภาพสามอย่างของอาหาร - คาร์โบไฮเดรตไขมันและโปรตีน คาร์โบไฮเดรตเป็นน้ำตาลและแป้งซึ่งเป็นเชื้อเพลิงเคมีที่จำเป็นสำหรับเซลล์ของเราในการทำงาน ไขมันเป็นไขมันและน้ำมันและเป็นส่วนสำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์และหล่อลื่นและรองรับอวัยวะภายในร่างกาย เนื่องจากไขมันมีพลังงานต่อกรัม 2.25 เท่ากว่าคาร์โบไฮเดรตหรือโปรตีนหลายคนพยายาม จำกัด การบริโภคเพื่อหลีกเลี่ยงการมีน้ำหนักเกิน โปรตีนเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนตั้งแต่ 100 ถึง 500 หรือมากกว่านั้นถูกรวมเข้าด้วยกันและพับเป็นรูปร่างสามมิติที่จำเป็นสำหรับโครงสร้างและหน้าที่ของทุกเซลล์ ร่างกายของเราสามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนบางตัวได้ อย่างไรก็ตามแปดของพวกเขากรดอะมิโนที่จำเป็นจะต้องดำเนินการเป็นส่วนหนึ่งของอาหารของเรา นักวิทยาศาสตร์ด้านอาหารยังเกี่ยวข้องกับส่วนประกอบอนินทรีย์ของอาหารเช่นปริมาณน้ำแร่ธาตุวิตามินและเอนไซม์
นักเคมีอาหารปรับปรุงคุณภาพความปลอดภัยการเก็บรักษาและรสชาติอาหารของเรา นักเคมีอาหารอาจทำงานให้กับอุตสาหกรรมส่วนตัวเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่หรือปรับปรุงกระบวนการผลิต พวกเขาอาจทำงานให้กับหน่วยงานของรัฐเช่นสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาเพื่อตรวจสอบผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องจัดการเพื่อป้องกันเราจากการปนเปื้อนหรือการปฏิบัติที่เป็นอันตราย นักเคมีอาหารจะทดสอบผลิตภัณฑ์เพื่อให้ข้อมูลที่ใช้สำหรับฉลากโภชนาการหรือเพื่อพิจารณาว่าบรรจุภัณฑ์และการเก็บรักษามีผลต่อความปลอดภัยและคุณภาพของอาหารอย่างไร นักปรุงแต่งทำงานกับสารเคมีเพื่อเปลี่ยนรสชาติของอาหาร นักเคมีอาจใช้วิธีการอื่นเพื่อปรับปรุงการดึงดูดทางประสาทสัมผัสเช่นการเพิ่มสีกลิ่นหรือพื้นผิว
เคมีสิ่งแวดล้อม
นักเคมีสิ่งแวดล้อมศึกษาว่าสารเคมีมีปฏิกิริยาต่อสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติอย่างไร เคมีสิ่งแวดล้อมเป็นการศึกษาแบบสหวิทยาการที่เกี่ยวข้องกับทั้งเคมีวิเคราะห์และความเข้าใจในวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม นักเคมีสิ่งแวดล้อมต้องเข้าใจสารเคมีและปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในกระบวนการธรรมชาติในน้ำดินและอากาศ การสุ่มตัวอย่างและการวิเคราะห์สามารถกำหนดได้ว่ากิจกรรมของมนุษย์มีการปนเปื้อนสิ่งแวดล้อมหรือทำให้เกิดปฏิกิริยาที่เป็นอันตรายที่จะส่งผลต่อมัน
คุณภาพน้ำเป็นส่วนสำคัญของเคมีสิ่งแวดล้อม น้ำ“ บริสุทธิ์” ไม่มีอยู่ในธรรมชาติ มันมักจะมีแร่ธาตุหรือสารอื่นละลายอยู่ในนั้น นักเคมีคุณภาพน้ำทำการทดสอบแม่น้ำทะเลสาบและน้ำทะเลเพื่อหาคุณลักษณะต่างๆเช่นออกซิเจนละลายความเค็มความขุ่นตะกอนแขวนลอยและค่า pH น้ำที่มีวัตถุประสงค์เพื่อการบริโภคของมนุษย์จะต้องปราศจากสิ่งปนเปื้อนที่เป็นอันตรายและอาจได้รับการบำบัดด้วยสารเติมแต่งเช่นฟลูออไรด์และคลอรีนเพื่อเพิ่มความปลอดภัย
เคมีเกษตร
เคมีเกษตรเกี่ยวข้องกับสารและปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตการป้องกันและการใช้พืชและปศุสัตว์ มันเป็นสาขาสหวิทยาการสูงที่อาศัยความสัมพันธ์กับวิทยาศาสตร์อื่น ๆ อีกมากมาย นักเคมีการเกษตรอาจทำงานร่วมกับกรมวิชาการเกษตรหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาหรืออุตสาหกรรมเอกชน นักเคมีการเกษตรพัฒนาปุ๋ยยาฆ่าแมลงและสารกำจัดวัชพืชที่จำเป็นสำหรับการผลิตพืชผลขนาดใหญ่ พวกเขาจะต้องตรวจสอบวิธีการใช้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้และผลกระทบที่มีต่อสิ่งแวดล้อม ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารได้รับการพัฒนาเพื่อเพิ่มผลผลิตของเนื้อสัตว์และฝูงสัตว์
เทคโนโลยีชีวภาพด้านการเกษตรเป็นจุดสนใจที่เติบโตอย่างรวดเร็วสำหรับนักเคมีทางการเกษตรหลายคน การควบคุมพันธุกรรมพืชให้ทนทานต่อสารกำจัดวัชพืชที่ใช้ในการควบคุมวัชพืชในทุ่งนาต้องมีความเข้าใจรายละเอียดของพืชและสารเคมีในระดับโมเลกุล นักชีวเคมีต้องเข้าใจพันธุศาสตร์เคมีและความต้องการทางธุรกิจในการพัฒนาพืชที่ง่ายต่อการขนส่งหรือมีอายุการเก็บรักษานานขึ้น
วิศวกรรมเคมี
วิศวกรเคมีทำการวิจัยและพัฒนาวัสดุหรือกระบวนการใหม่ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี วิศวกรรมเคมีเป็นการผสมผสานภูมิหลังทางเคมีเข้ากับแนวคิดทางวิศวกรรมและเศรษฐศาสตร์เพื่อแก้ปัญหาทางเทคโนโลยี งานวิศวกรรมเคมีแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก: งานอุตสาหกรรมและการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่
อุตสาหกรรมต้องการวิศวกรเคมีเพื่อกำหนดวิธีการใหม่เพื่อให้การผลิตผลิตภัณฑ์ของพวกเขาง่ายขึ้นและคุ้มค่ามากขึ้น วิศวกรเคมีมีส่วนร่วมในการออกแบบและดำเนินงานโรงงานแปรรูปพัฒนาขั้นตอนความปลอดภัยสำหรับการจัดการวัสดุอันตรายและควบคุมการผลิตเกือบทุกผลิตภัณฑ์ที่เราใช้ วิศวกรเคมีทำงานเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์และกระบวนการใหม่ในทุกสาขาตั้งแต่เภสัชภัณฑ์ไปจนถึงเชื้อเพลิงและส่วนประกอบคอมพิวเตอร์
วิชาเคมีที่เกี่ยวกับธรณีศาสตร์
นักธรณีเคมีผสมผสานเคมีและธรณีวิทยาเพื่อศึกษาการแต่งหน้าและปฏิกิริยาระหว่างสารที่พบในโลก นักธรณีเคมีอาจใช้เวลาในการศึกษาภาคสนามมากกว่านักเคมีประเภทอื่น งานหลายอย่างสำหรับการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกาหรือหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมในการพิจารณาว่าการทำเหมืองและของเสียมีผลต่อคุณภาพน้ำและสิ่งแวดล้อมอย่างไร พวกมันอาจเดินทางไปยังเหมืองร้างในระยะไกลเพื่อเก็บตัวอย่างและทำการประเมินภาคสนามอย่างคร่าวๆจากนั้นติดตามกระแสน้ำผ่านลุ่มน้ำเพื่อประเมินว่าสารปนเปื้อนเคลื่อนที่ผ่านระบบอย่างไร นักธรณีเคมีปิโตรเลียมได้รับการว่าจ้างจาก บริษัท น้ำมันและก๊าซเพื่อช่วยหาแหล่งพลังงานใหม่ พวกเขายังอาจทำงานบนท่อและแท่นขุดน้ำมันเพื่อป้องกันปฏิกิริยาทางเคมีที่อาจทำให้เกิดการระเบิดหรือการรั่วไหล
เคมีนิติวิทยาศาสตร์
นักนิติวิทยาศาสตร์จับและวิเคราะห์หลักฐานทางกายภาพที่ถูกทิ้งไว้ในที่เกิดเหตุเพื่อช่วยระบุตัวตนของผู้คนที่เกี่ยวข้องรวมทั้งเพื่อตอบคำถามสำคัญอื่น ๆ เกี่ยวกับวิธีการและสาเหตุของอาชญากรรม นักนิติวิทยาศาสตร์ใช้วิธีการวิเคราะห์ที่หลากหลายเช่นโครมาโตกราฟฟีสเปกโตรมิเตอร์และสเปกโทรสโกปี
ในการวิจัยใหม่ที่ปรากฏในวารสาร American Society of Mass Spectrometry นักวิทยาศาสตร์จากภาควิชาเคมีของมหาวิทยาลัยรัฐหลุยเซียน่า (LSU) ได้ออกเดินทางเพื่อนำเทคโนโลยีเลเซอร์ไปใช้ในสาขานิติวิทยาศาสตร์
พวกเขาพัฒนาระบบที่เหนือกว่าการระบุลายนิ้วมือ เทคนิคนี้สามารถจับโมเลกุลที่มีอยู่ภายในปลายนิ้วรวมถึงไขมันโปรตีนวัสดุทางพันธุกรรมหรือแม้กระทั่งการติดตามจำนวนของวัตถุระเบิดซึ่งสามารถวิเคราะห์เพิ่มเติมได้ เครื่องมือใหม่นี้นำความลึกลับออกมาจากการระบุองค์ประกอบทางเคมีของนิ้วมือในที่เกิดเหตุ
เครื่องมือนี้มุ่งเน้นไปที่เลเซอร์โดยใช้กระจกและเส้นใยแสง - บนพื้นผิวที่มีปลายนิ้ว เลเซอร์จะทำให้น้ำหรือความชื้นบนผิวโลกร้อนขึ้นซึ่งจะก่อให้เกิดพันธะเคมีในน้ำเพื่อยืดและสั่นสะเทือนตามที่ LSU College of Science Blog ระบุ พลังงานที่ได้รับการโฟกัสทั้งหมดนี้ทำให้น้ำ“ ระเบิด” เปลี่ยนเป็นก๊าซและแยกโมเลกุลชีวโมเลกุลเช่น DNA กระบวนการนี้เรียกว่าการระเหยด้วยเลเซอร์
ถัดไประบบปั๊มสุญญากาศขนาดเล็กจะดึงน้ำและโมเลกุลในตัวกรองขนาดเล็กที่จับทุกสิ่งที่ตกค้างด้วยนิ้วของบุคคล นักวิทยาศาสตร์ทางนิติวิทยาศาสตร์สามารถใส่เนื้อหาลงในอุปกรณ์วิเคราะห์เช่นแมสสเปกโตรมิเตอร์หรือแมสสเปกโตรมิเตอร์แก๊สโครมาโตกราฟฟี
ที่สำคัญเทคนิคการทำเลเซอร์ด้วยเลเซอร์นี้สามารถจับนิ้วได้ง่ายบนพื้นผิวที่มีรูพรุนเช่นกระดาษแข็ง (ซึ่งวิธีการทางนิติวิทยาศาสตร์แบบดั้งเดิมไม่ประสบความสำเร็จมาก)
เพื่อทดสอบเทคนิคใหม่นักวิจัยวางนิ้วบนพื้นผิวที่แตกต่างกันหลายประเภทรวมถึงแก้วพลาสติกอลูมิเนียมและกระดาษแข็ง นิ้วเหล่านี้ถูกเจือด้วยสารที่มีความหลากหลายเช่นคาเฟอีน, ครีมฆ่าเชื้อ, น้ำมันหล่อลื่นถุงยางอนามัยและทีเอ็นทีอ้างอิงจาก LSU College of Science Blog หลังจากจับลายนิ้วมือแต่ละครั้งนักเคมีก็สามารถระบุสารเหล่านี้โดยใช้แมสสเปกโทรเมตรี
