Kimya, maddelerin yapısını, özelliklerini, birbirleriyle etkileşimlerini ve bu etkileşimler sırasındaki enerji değişimlerini inceleyen bir bilim dalıdır. Bu kadar geniş bir alanı inceleyebilmek için kimya, daha özelleşmiş alt dallara ayrılmıştır. Bu alt dalların her biri, kimyayı farklı bir açıdan ele alır.
Analitik kimya, maddelerin içerdiği bileşenleri (bileşenlerini) tanımlamak ve ne kadar bulunduğunu (miktarını) belirlemek ile ilgilenir. Yani "Ne var?" ve "Ne kadar var?" sorularına cevap arar.
Analitik kimya, gıda, ilaç, çevre ve adli tıp gibi birçok alanda kullanılır.
Organik kimya, temel olarak karbon (C) elementinin bileşiklerini inceleyen alt disiplindir. Karbon atomunun kendisi ve diğer elementlerle (başta hidrojen, oksijen, azot) oluşturduğu milyonlarca bileşik vardır.
Organik kimya, "yaşamın kimyası" olarak da adlandırılabilir.
İnorganik kimya, temel olarak karbon-hidrojen bağı içermeyen bileşikleri inceler. Yani organik olmayan hemen her şey bu disiplinin alanına girer.
İnorganik kimya, periyodik tablodaki tüm elementler ve onların birbirleriyle yaptığı bileşiklerle ilgilenir.
Fizikokimya, kimya ile fiziğin kesiştiği noktadır. Kimyasal olayların arkasındaki fiziksel prensipleri inceler. "Kimyasal reaksiyonlar neden ve nasıl olur?", "Ne kadar hızlı olur?" ve "Ne kadar enerji alışverişi olur?" gibi sorulara cevap arar.
Biyokimya, canlı organizmalarda gerçekleşen kimyasal süreçleri inceleyen disiplindir. Biyoloji ve kimyanın birleşimidir.
Biyokimya, hastalıkların teşhisi ve tedavisi için yeni ilaçların geliştirilmesinde hayati öneme sahiptir.
Nükleer kimya, atomun çekirdeğinde meydana gelen değişimleri inceler. Radyoaktivite, atom çekirdeğinin kararsız hale gelerek enerji (radyasyon) yaymasıdır ve bu disiplinin temel konusudur.
Bu alt disiplinler birbirinden kesin çizgilerle ayrılmaz. Genellikle iç içe geçmişlerdir ve bir konuyu anlamak için birden fazla alt disiplinin bilgisine ihtiyaç duyulabilir.
Soru 1: Bir araştırma ekibi, yeni sentezledikleri bir organik bileşiğin yapısını aydınlatmak için NMR ve IR spektroskopisi yöntemlerini kullanmaktadır. Aynı zamanda, bu bileşiğin sanayide bir polimerin hammaddesi olarak kullanılabilmesi için en verimli sentez yolunu ve üretim maliyetlerini araştırmaktadırlar. Bu ekip, kimyanın hangi iki alt disiplini üzerine yoğunlaşmıştır?
a) Analitik Kimya - Fizikokimya
b) Organik Kimya - Biyokimya
c) Anorganik Kimya - Polimer Kimyası
d) Analitik Kimya - Organik Kimya
e) Biyokimya - Fizikokimya
Cevap: D
Çözüm: Bileşiğin yapısının aydınlatılması (NMR, IR) Analitik Kimya'nın, organik bir bileşiğin sentez yollarının ve endüstriyel uygunluğunun araştırılması ise Organik Kimya'nın ilgi alanına girer.
Soru 2: Bir bilim insanı, laboratuvarda yeni bir katalizör geliştiriyor. Bu katalizör, endüstride kullanılan bir kimyasal reaksiyonun hem daha düşük sıcaklıkta gerçekleşmesini sağlıyor hem de reaksiyon sonunda oluşan ürün miktarını artırıyor. Bu çalışma, aşağıdaki kimya alt disiplinlerinden hangisine en iyi örnektir?
a) Biyokimya
b) Fizikokimya
c) Anorganik Kimya
d) Analitik Kimya
e) Polimer Kimyası
Cevap: B
Çözüm: Fizikokimya, reaksiyonların hızı (kinetik), denge ve enerji değişimleri gibi fiziksel prensipleri inceler. Bir katalizörün reaksiyon sıcaklığını ve verimini değiştirmesi, temelde reaksiyonun aktivasyon enerjisi ve kinetiği ile ilgilidir, bu da Fizikokimya'nın konusudur.
Soru 3: Bir ilaç firması, vücuttaki belirli bir enzimi hedef alarak çalışacak yeni bir molekül tasarlıyor. Tasarlanan bu molekülün enzimle nasıl etkileşeceğini bilgisayar programları ile modelleyip, daha sonra sentezliyorlar. Sentezlenen bu molekülün enzim üzerindeki etkisini ve vücut sıvılarındaki konsantrasyonunun zamanla değişimini ölçüyorlar. Bu süreçte aşağıdaki alt disiplin eşleştirmelerinden hangisi yanlıştır?
a) Molekül Tasarımı - Organik Kimya
b) Molekül-Enzim Etkileşimi - Biyokimya
c) Konsantrasyon Ölçümü - Analitik Kimya
d) Bilgisayarlı Modelleme - Fizikokimya
e) İlaç Sentezi - Anorganik Kimya
Cevap: E
Çözüm: İlaçlar genellikle karbon temelli karmaşık moleküllerdir ve bunların sentezi Organik Kimya'nın alanına girer. Anorganik Kimya ise daha çok karbon içermeyen (metal ve ametallerin) bileşiklerini inceler. Bu nedenle ilaç sentezi için Anorganik Kimya demek yanlıştır.
Soru 4: Kimya öğretmeni Elif Hanım, öğrencilerine "Kimyanın alt disiplinleri birbirinden kesin çizgilerle ayrılmaz, iç içe geçmiştir" bilgisini somutlaştırmak için bir örnek veriyor: "Örneğin, fotosentez olayını düşünün. Bu olayda bitkiler, su ve karbondioksiti, güneş ışığının enerjisini kullanarak besine dönüştürür." Buna göre, fotosentez olayını inceleyen bir kimyager, aşağıdaki alt disiplinlerden hangisini doğrudan kullanmaz?
a) Organik Kimya (Glikoz gibi organik bir ürünün oluşumu)
b) Fizikokimya (Işık enerjisinin kimyasal enerjiye dönüşümü)
c) Biyokimya (Canlı bir organizmadaki kimyasal süreç)
d) Anorganik Kimya (Klorofil yapısındaki magnezyum iyonunun incelenmesi)
e) Polimer Kimyası (Nişasta veya selüloz sentezi)
Cevap: E
Çözüm: Fotosentez sonucu nişasta veya selüloz gibi polimerler sentezlense de, bu sürecin temel mekanizmasını incelemek Polimer Kimyası'ndan çok Biyokimya'nın alanına girer. Polimer Kimyası daha çok endüstriyel polimer sentez yöntemleri, özellikleri ve üretimleri ile ilgilenir. Diğer seçeneklerdeki disiplinler ise fotosentezin farklı yönlerini doğrudan açıklamak için kullanılır.
