tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
תת-קבוצה עיקרית, ואולי גם אחת מתרכובות האורגנו-ליתיום הנפוצות ביותר, הן ריאגנטים של אורגנוליתיום, כגון בוטילליתיום.
תיאורים שונים של טטרמר מתיל ליתיום.
Li- סגול, C- שחור, H- לבן
אלקיל ואריל מונוליתיום מוצגים על ידי התרכובות הפשוטות ביותר, מתיל ליתיום ופניל ליתיום.
ריאגנטים שימושיים אלה בעלי מבנים מורכבים עקב נטייתה של יחידת C-Li להתקבץ וליצור צברים.
תרכובות אלה מוכנות על ידי חילופי מתכת-הלוגן, הכוללים ערבוב תמיסות של אלקיל הליד עם ליתיום מתכתי:
תרכובות ארומטיות פוליציקליות המחוזרות על ידי ליתיום
נפתלן, אנתרצן ותרכובות ארומטיות פוליציקליות דומות עוברות חיזור על ידי ליתיום ליצירת מלחי +Li של האניונים הרדיקליים שלהן:
ליתיום נפתלן (Li+[C10H8]-) משמש כחומר מחזר בסינתזה בכימיה אורגנית, אורגנו-מתכתית ואי-אורגנית.
תרכובות אלו, בעלות שני קשרי C-Li, ניתנות לסיווג לשתי קבוצות נפרדות.
הפשוטה ביותר אך הנדירה ביותר היא דיליתיומתאניד (CH2Li2) ונגזרותיו הרבות.
חלק מהנגזרות אף אופיינו באמצעות קריסטלוגרפיה בקרני רנטגן.
תרכובות אורגניות דיליתיות נפוצות יותר כשאטומי ליתיום קשורים לאטומי פחמן נפרדים.
1,4-דיליתיובוטאן (LiCH2CH2CH2CH2Li) הוא דוגמה לכך.
דיליתיואצטיליד (Li2C2) אינו מלח, אלא מאמץ מבנה גבישי אנטי-פלואוריט מעוות, בדומה לזה של רובידיום פרוקסיד (Rb2O2).
כִימְיָה אוֹרְגָנִית היא ענף בכימיה העוסק במבנה, במאפיינים ובתגובות של תרכובות אורגניות - מגוון החומרים המכילים אטומי פחמן ומימן.
לבירור הרכב החומר ומבנהו המרחבי נעשה שימוש בספקטרומטריה ובשיטות כימיות ופיזיקליות אחרות.
כמו כן נעשה שימוש בשיטות שונות לאומדן הריאקטיביות הכימית, במטרה להבין את התנהגות החומר האורגני בסביבתו הטבעית (אם ניתן), אולם גם בתמיסות, תערובות ובצורות סינתטיות.
חקר התרכובות האורגניות כולל לעיתים את הכנתן במעבדה על ידי סינתזה או באמצעות תגובות עוקבות.
מושא המחקר בכימיה האורגנית כולל פחמימנים - תרכובות המכילות פחמן ומימן בלבד, וגם תרכובות הבנויות מפחמנים ומיסודות שונים.
לכימיה האורגנית נקודות השקה עם תחומי מחקר ותעשייה שונים, כגון כימיה מדיצינלית, פרמקולוגיה, ביוכימיה, כימיה אורגנומתכתית, כימיה פולימרית, הנדסת חומרים ועוד.
תרכובות אורגניות הן הבסיס לחיים בכדור הארץ.
הן מגוונות מאוד, וטווח השימוש והיישום בהן רחב ביותר.
הן הבסיס והמרכיב של מוצרים רבים כמו פלסטיק, תרופות, פטרוכימיקלים (של מוצרי נפט תעשייתיים), מזון, חומרי נפץ וצבעים.
לפני המאה ה-19, שלטה בקרב הכימאים תפיסת העולם הויטליסטית על פיה חומר אורגני, כלומר תרכובות המיוחדות ליצורים חיים, מקורו ב"כוח חיים" (כוח ויטלי) המבדיל אותו מתרכובות אי אורגניות.
במהלך המחצית הראשונה של המאה ה-19, התבצעו המחקרים הראשונים על תרכובות אורגניות.
בשנת 1816 או בסמוך לה, החל הכימאי הצרפתי מישל שוורל לחקור סבונים העשויים ממגוון שומנים ואלקלים.
הוא הפריד חומצות שונות שבשילוב עם האלקלים יצרו סבון והראה שניתן לבצע שינויים כימיים במגוון שומנים (שהגיעו ממקורות חיים), וליצור מהם תרכובות חדשות.
ב-1828 הפיק הכימאי הגרמני פרידריך ולר את התרכובת האורגנית שתנן מהתרכובת האי אורגנית אמוניום ציאנט NH4CNO, בסינתזה שקרויה עתה על שמו "סינתזת ולר".
אף כי ולר נזהר בדבריו, ולא טען כי הפריך את השערת הויטליזם, הצלחתו נחשבת לנקודת מפנה.
ב-1856, בעת שניסה להפיק כינין, ייצר הכימאי האנגלי ויליאם הנרי פֵּרקין בשוגג דיו אורגני, המוכר כעת בשם "סגלגל של פרקין" (Perkin's mauve).
ההצלחה הרווחית הגדולה של הדיו, הביאה אחריה עניין רב בחקר הכימיה האורגנית.
פריצת דרך משמעותית בחקר המבנה של תרכובות אורגניות אירעה בשנת 1865 כאשר הכימאי הגרמני פרידריך אוגוסט קקולה והכימאי הסקוטי ארצ'יבלד סקוט קופר הציגו הבנות הנוגעות למבנה הכימי של חומרים.
שניהם הציעו את הרעיון על פיו כל אטום פחמן מסוגל ליצור ארבעה קשרים כימיים עם אטומי פחמן סמוכים ליצירת רשת פחמנית, וכי ניתן לברר את הצורות המפורטות של קשירה בין אטומית באמצעות פרשנות מושכלת של תגובות כימיות מתאימות.
בעשור האחרון של המאה ה-19 החלה תעשיית תרופות, עם ייצור האספירין על ידי חברת באייר בגרמניה.
שיפור ביעילות התרופה ניכר לראשונה בתרופה סלוורסן (Salvarsan), ששימשה בעיקר לטיפול בעגבת.
מתוך נגזרות רבות של החומר הרעיל והמסוכן ארסן שנבחנו על ידי פאול ארליך דווקא הרעילה ביותר נמצאה היעילה ביותר, והיא נבחרה לייצור.
תגליות מוקדמות של תגובות אורגניות היו פעמים רבות סֶרֶנדיפּיוֹת (מקריות).
עם זאת, במחצית השנייה של המאה ה-19, החל לימוד שיטתי של תרכובות אורגניות.
כך למשל, הפיתוח של האינדיגו הסינתטי.
ייצור האינדיגו ממקור צמחי צנח מ-19,000 טונות ב-1897 ל-1,000 טונות ב-1914, הודות לשיטות הסינתטיות שפיתח אדולף פון באייר.
ב-2002, 17,000 טונות של אינדיגו סינתטי יוצרו מפטרוכימיקלים.
בשנים הראשונות של המאה ה-20, התגלה כי פולימרים ואנזימים הם מולקולות אורגניות גדולות, והתברר כי הנפט הוא ממקור ביולוגי.
סינתזה של תרכובות אורגניות מורכבות במספר שלבים נקראת סינתזה מוחלטת (טוטאלית).
הסינתזה המוחלטת של חומרים טבעיים השתכללה לכדי ייצור חומרים מורכבים כגון גלוקוז וטרפינאול.
תרכובות דמויות כולסטרול סללו דרכים לסינתזת הורמונים אנושיים ונגזרותיהם השונות.
מאז תחילת המאה ה-20 השתפרה עוד יותר יכולת הסינתזה, עד כדי ייצור תרכובות בעלות רמת מורכבות גבוהה דוגמת חומצה ליסרגית וויטמין B12, שהסינתזה המוחלטת שלו נחשבת לאבן דרך בחקר הכימיה האורגנית.
התפתחות הכימיה האורגנית הואצה עם התפתחות התעשייה הפטרוכימית המבוססת על ניצול תרכובות המופקות מנפט לצורך ייצור חומרים שימושיים כגון גומי מלאכותי, דבקים אורגניים שונים, תוספי נפט ופלסטיק.
מרבית התרכובות הכימיקליות הקיימות בטבע באורגניזמים הן למעשה תרכובות פחמן, כך שהקרבה בין כימיה אורגנית לביוכימיה היא כל כך גדולה, עד שביוכימיה עשויה להיחשב לעיתים כענף של כימיה אורגנית.
אף על פי שההיסטוריה של הביוכימיה נפרשת על פני ארבע מאות שנה, הבנה יסודית של הנושא התפתחה רק בסוף המאה ה-19, והמונח העכשווי "ביוכימיה" נטבע בתחילת המאה ה-20.
המחקר בתחום הלך והתרחב במהלך המאה ה-20, ועד כה לא נראים סימנים להאטה בקצב התרחבותו, כפי שניכר מכמויות המידע במאגרים דוגמת BIOSIS Previews ו-Biological Abstract, מאגר מידע שהחל להופיע משנות ה-20 של המאה ה-20 ככרך שנתי והתרחב באופן כה דרסטי, עד שמאז סוף המאה ה-20 המידע זמין רק באמצעים אלקטרוניים.
מאחר שתרכובות אורגניות מופיעות לרוב כתערובת, פותח מגוון טכניקות לאמוד טוהר, הבולטות שבהן הן שיטות כרומטוגרפיה כמו HPLC וכרומוטוגרפיית גז.
שיטות מסורתיות של הפרדה כוללות זיקוק, גיבוש (קריסטליזציה), ומיצוי (extraction).
תרכובות אורגניות אופיינו בצורה מסורתית באמצעות מגוון מבחנים כימיים שנקראו "שיטות רטובות", ואולם שיטות אלה הוחלפו ברובן על ידי שיטות ספקטרוסקופיות או שיטות אנליזה מבוססות מחשב.
להלן השיטות האנלטיות העיקריות, מסודרות לפי רמת השימושיות המוערכת שלהן:
תהודה מגנטית גרעינית (NMR-Nuclear magnetic resonance) - טכניקת הספקטרוסקופיה הנפוצה ביותר, מבצעת בדרך כלל זיהוי של קשרי האטום ואף סטריאוכימיה.
האטומים העיקריים בכימיה אורגנית - מימן ופחמן מופיעים באופן טבעי באיזוטופים המגיבים ל-NMR, בהתאמה 1H ו-13C.
אנליזת יסודות: שיטה הרסנית לבדיקת המבנה היסודי של המולקולה.
ספקטרומטריית מסה נותנת את המשקל המולקולרי של תרכובות, ובאמצעות קיטוע התבניות את המבנה.
ספקטרומטריית מסה ברזולוציה גבוהה יכולה לזהות את הנוסחה המדויקת של תרכובת ואת מקומה באנליזת היסודות.
קריסטלוגרפיה היא שיטה חד משמעית לקביעת גאומטריית המולקולה, בתנאי שגביש אחד מהחומר נגיש ומייצג את הדגימה.
בעזרת תוכנות אוטומטיות ברמה גבוהה ובהינתן גביש מתאים ניתן לזהות את החומר בתוך שעות.
שיטות ספקטרוסקופיה מסורתיות הן ספקטרוסקופיית אינפרא אדום, רוטציה אופטית, ספקטרוסקופיית UV/VIS מספקות מידה מבני לא ספציפי יחסי, אך נעשה בה שימוש עבור סוגי תרכובות מסוימות.
המאפיינים הפיזיקליים של תרכובות אורגניות כוללים תכונות איכותיות וכמותיות.
מידע כמותי עשוי להיות נקודת ההתכה, נקודת הרתיחה ומקדם השבירה למשל; בעוד מידע איכותי יכול להיות ריח, מסיסות וצבע.
תרכובות אורגניות בדרך כלל ניתנות להתכה ורבות גם ניתנות להרתחה.
בניגוד לכך, חומרים אי-אורגניים ניתן בדרך כלל להתיך, אך לא להרתיח, והם נוטים בדרך כלל להתפרק.
בעבר, נקודת הרתיחה ונקודת ההתכה סיפקו מידע מכריע על הטוהר והזהות של התרכובות האורגניות.
לנקודת ההתכה והרתיחה יש קורלציה עם רמת הפולריות של המולקולות ועם המשקל המולקולרי שלהן.
כמה מן התרכובות האורגניות, בעיקר הסימטריות שביניהן, ממריאות, כלומר הופכות לגז בלי התכה קודם.
על פי רוב תרכובות אורגניות אינן יציבות בטמפרטורות של למעלה מ-300°C, אם כי ישנן תרכובות יוצאות דופן.
תרכובות אורגניות נייטרליות נוטות להיות הידרופוביות, הן פחות מסיסות במים מאשר בממסים אורגניים.
יוצאות דופן הן תרכובות אשר מכילות קבוצות שניתנות ליינון בעלות משקל מולקולרי נמוך - כוהלים, אמינים וחומצות קרבוקסיליות שבהן מתרחשים קשרי מימן.
תרכובות אורגניות נוטות להימס בממסים אורגניים.
ממסים אלה יכולים להיות חומרים טהורים כמו אֶתֶר או אתנול, או תערובות כמו ממסים פרפיניים כמו אתרי-הפטרול (בנזין) או ספירט לבן, או טווח של ממסים ארומטיים מעורבים או טהורים, שעשויים מנפט או ששברי זפת (tar fractions), על ידי הפרדה פיזיקלית או המרה כימית.
מסיסות בקרב המסיסים השונים תלויה בסוג הממס ובקבוצות הפונקציונליות, אם קיימות.
למגוון מאפיינים של גבישים מולקולריים ושל פולימריים אורגניים עם מערכות מצומדות יש תפקיד יישומי חשוב, למשל תרמו-מכני או אלקטרו-מכני, כמו פיאזואלקטריות, מוליכות חשמלית ומאפיינים אלקטרו-אופטיים (למשל אופטיקה לא ליניארית).
מסיבות היסטוריות, מאפיינים אלה הם מנת חלקים המדעית של מדע הפולימרים ומדע החומרים.
תרכובות אורגניות שונות ממוינות על פי תכונות כימיות של השרשרת הפחמנית או לפי התכונות הכימיות של קבוצות פונקציונליות המחוברות לשרשרת בקשרים קוולנטים.
על פי סיווגים אלו ניתן שם שונה לכל חומר אורגני בהתאם לכללי שמות כימיים מקובלים.
דוגמאות לסיווגים של תרכובות אורגניות חשובות
כימיה אורגנית היא הבסיס לענפי תעשייה רבים ורחבי היקף.
כימיה אורגנית של פולימרים, למשל, היא הבסיס לייצור ניילון, פלסטיק, טפלון, גומי ועוד חומרים רבים אחרים.
כימיה אורגנית עומדת בבסיס של תעשיות הדלקים, הצבעים, התרופות, המזון, הבשמים, הדשנים ובבסיסן של תעשיות רבות נוספות.
רק בתעשיית התרופות היקף המסחר בתרכובות אורגניות בשנת 1990 היה 150 מיליארד דולר.
חברת "טבע", למשל, עוסקת בעיקר בסינתזה והפרדה של תרכובות אורגניות.
תרכובות אורגניות חדשות מסונתזות ללא הרף, ושימושים חדשים עבורן מתגלים תדיר.
בין השאר מיועדים בעתיד שימושים לתרכובות אורגניות בתחומים של מסכים שטוחים, מוליכים למחצה, על מוליכים, ננוטכנולוגיה, ביוטכנולוגיה ועוד.
בשל המגוון הרחב של התרכובות האורגניות, ניתן לאפיין חפצים ומקומות רבים על פי "טביעת האצבעות הכימית" שלהם.
מעבדות זיהוי פלילי (מז"פ) משתמשות בשיטות לזיהוי של תרכובות אורגניות כגון כרומטוגרפיה וספקטרוסקופיה כדי לפתור פשעים ולהשיג ראיות.
כימיה אי-אורגנית (או אנאורגנית) היא ענף בכימיה העוסק בסינתזה והתנהגות של תרכובות אי-אורגניות ואורגנו-מתכתיות.
תחום זה מכסה תרכובות כימיות שאינן מבוססות פחמן, בשונה מכימיה אורגנית.
ההבחנה בין שתי הדיסציפלינות רחוקה מלהיות מוחלטת, שכן יש חפיפה רבה בתת-הדיסציפלינה של כימיה אורגנו-מתכתית.
לכימיה אי-אורגנית ישנם יישומים בכל היבט של התעשייה הכימית, כולל קטליזה, הנדסת חומרים, פיגמנטים, חומרים פעילי שטח, ציפויים, תרופות, דלקים וחקלאות.
תרכובות אי-אורגניות רבות הן תרכובות יוניות, המורכבות מקטיונים ואניונים המחוברים באמצעות קשר יוני.
דוגמאות למלחים (שהם תרכובות יוניות) הם מגנזיום כלוריד MgCl2, המורכב מקטיוני מגנזיום Mg^2+ ומאניוני כלוריד Cl-, או נתרן חמצני Na2O, המורכב מקטיוני נתרן Na+ ומאניוני חמצן O^2-.
בכל מלח, הפרופורציות של היונים הן כאלה שהמטענים החשמליים מתבטלים, כך שהתרכובת בתפזורת היא נייטרלית מבחינה חשמלית.
היונים מתוארים לפי דרגת החמצון שלהם וניתן להסיק את קלות היווצרותם מפוטנציאל היינון (עבור קטיונים) או מהזיקה האלקטרונית (אניונים) של היסודות בתרכובת.
קבוצות חשובות של תרכובות אי-אורגניות הן התחמוצות, הקרבונטים, הסולפטים וההלידים.
לתרכובות אי-אורגניות רבות יש נקודות התכה גבוהות והן מתגבשות בקלות.
מלחים מסוימים (למשל, NaCl) מסיסים מאוד במים, אחרים (למשל, FeS) לא.
התגובה האי-אורגנית הפשוטה ביותר היא מטתזה כאשר בערבוב של שני מלחים היונים מוחלפים ללא שינוי בדרגת החמצון.
בתגובות חמצון-חיזור, מגיב אחד, המחמצן, מוריד את דרגת החמצון שלו ולמגיב אחר, המחזר, דרגת החמצון שלו עולה.
התוצאה נטו היא מעבר אלקטרונים.
מעבר אלקטרונים יכולה להתרחש גם בעקיפין, למשל, בסוללות, מושג מפתח באלקטרוכימיה.
כאשר מגיב אחד מכיל אטומי מימן, תגובה יכולה להתרחש על ידי מעבר פרוטונים בכימיה של חומצה-בסיס.
בהגדרה כללית יותר, כל צורון כימי המסוגל להיקשר לזוגות אלקטרונים ולקבל אותם נקרא חומצת לואיס.
לעומת זאת, כל מולקולה שנוטה לתרום זוג אלקטרונים מכונה בסיס לואיס.
תרכובות אי-אורגניות נמצאות בטבע כמינרלים.
קרקע עשויה להכיל ברזל סולפיד כמו פיריט או סידן גופרתי כמו גבס.
לתרכובות אי-אורגניות יש גם תפקידים רבים בתור ביומולקולות ומשמשות כאלקטרוליטים (נתרן כלורי), באחסון אנרגיה (ATP) או בבנייה (עמוד השדרה הפוליפוספטי ב-DNA).
התרכובת האי-אורגנית החשובה הראשונה מעשה ידי אדם הייתה אמוניום חנקתי לדישון קרקע בתהליך הבר.
תרכובות אי-אורגניות מסונתזות לצורך שימוש כזרזים כגון ונדיום (V) אוקסיד וטיטניום (III) כלוריד, או כראגנטים בכימיה אורגנית כגון ליתיום אלומיניום הידריד.
תת-דיסציפלינות של כימיה אי-אורגנית הן כימיה אורגנו-מתכתית, כימיה של צבירים וכימיה ביו-אי-אורגנית.
תחומים אלה הם תחומי מחקר פעילים בכימיה אי-אורגנית, המכוונים לפיתוח זרזים, מוליכי על וטיפולים חדשים.
כימיה אנליטית היא אחת ממדעי המשנה של כימיה, שעוסקת בשיטות לבדיקה ובחינה של חומרים (אנליזה), על מנת לברר את הרכבם הכימי, את נוסחת המבנה שלהם, דרגת הניקיון של המדגם מחומרים מזהמים ונתונים אחרים.
הכימיה האנליטית עוסקת באפיון הרכב חומרים בדוגמאות ממקורות שונים מבחינת איכותית - כלומר מהי הזהות שלהם, וכמותית - כלומר כמה יש בכל דוגמה.
המומחיות של הכימאי האנליטי אינה באה לידי ביטוי בביצוע אנליזה כימית שגרתית, כזו שכמעט כל כימאי עוסק בה, אלא בשיפור שיטות קיימות, בהרחבה שלהן לדוגמאות מסוגים חדשים, כמו גם בפיתוח שיטות וטכנולוגיות חדשות כדי למדוד תופעות כימיות שונות ומגוונות.
ברגע שפותחה שיטה או טכניקה או טכנולוגיה חדשה, היא הופכת להיות שגרתית, ואז היא עוברת לידי כלל המדענים לשימוש באנליזות הכימיות שלהם.
כימיה אנליטית היא אחד התחומים הבסיסים והקדומים ביותר בענף הכימיה.
באמצעות שיטות של אנליזה כימית ניתן לקבוע נוכחות של חומרים שונים בכל מיני עצמים.
ההתקדמות העיקרית בתחום זה הייתה במאה ה-19 כאשר החלה התפתחות בתחום האנליזה של יסודות בידי יוסטוס וון לייביג והתפתחות של ניתוח מדעי מדויק של תרכובות אורגניות לפי אופן התגובות בהן הן משתתפות ולפי הקבוצות הפונקציונליות שלהן.
המכשור האנליטי הראשון היה ספקטרוסקופית להבה שפותחה על-ידי רוברט בונסן וגוסטב קירכהוף אשר גילה את היסודות רובידיום וצסיום.
רוב ההתפתחויות שהתחוללו בכימיה אנליטית התרחשו לאחר 1900 כאשר מכשור אנליטי לזיהוי חומרים נעשה תחום מוביל בכימיה.
בחלק ניכר מאותן שיטות בסיסיות שפותחו בראשית המאה ה-20 הייתה התקדמות לקראת סופה של אותה מאה.
החל משנות ה-70 ועד לימינו חלה התקדמות של תחום הכימיה האנליטית והוא הפך להיות תחום מטרייה המכסה תחתיו גם את תחום הכימיה הביו-אנליטית, כאשר אנליזה וכימות של חומרים ביולוגים נעשה נפוץ יותר בהשוואה לעבר בו לרוב בוצע מחקר על חומרים אי-אורגנים ומולקולות אורגניות קטנות.
לייזרים גם הם היוו תפנית בתחום המחקר שכן הם מאפשרים לחולל ולהשפיע על מגוון רחב של תגובות.
חשוב מכל, בסוף המאה ה-20 חל מפנה בתחום הכימיה האנליטית ומתחום אקדמי טהור הוא נהפך לתחום שיש לו גם יישומים אזרחיים כמו פתירת בעיות רפואיות, סביבתיות ופורנזיות.
הכימיה האנליטית נועדה לשפר את יכולת המדענים השונים כמו כימאים רפואיים, משפטיים, סביבתיים, חקלאיים ורוקחיים לבצע מדידות מדעיות בעלות משמעות ואמינות.
האתגרים שלה הם בעיקר כאשר כמויות החומרים קטנות מאוד, מורכבות ורבות כאשר נדרש זמן קצר מאוד והחומרים הנבדקים נמצאים בריכוזים נמוכים מאוד.
הכימאים האנליטיים מפתחים טכנולוגיות מיכשוריות מתקדמות ומשוכללות המבוססות על ספקטרוסקופיה, שיטות הפרדה כמו כרומטוגרפיה ואלקטרופורזה, על טכנולוגיות תרמוכימיות וכן אלקטרוכימיה.
אנליזה איכותית היא בדיקה של מה נוכח בדוגמה ואנליזה כמותית היא בדיקה של כמות החומר בדוגמה.
אנליזות זיהוי וכימות בכימיה אנליטית הן יותר מאשר אוסף אקראי של שיטות כמותיות ואיכותיות לבדיקת חומרים.
הן בעצם מדע איסוף אינפורמציה על הדוגמה הנבדקת בצורה מושכלת.
קודם כל יש לבצע זיהוי ראשוני של הכימיה והפיזיקה של הדוגמה, ואז לוודא שהחומר הנבדק נמצא בכלל בתוך הדוגמה וקביעה ראשונית של זהותו.
לאחר מכן מגיע החלק של הקביעה הכמותית.
בדיקות אפיון בודקות מה הם החומרים הכימיים, ומה הן התכונות הפיזיקליות שלהם.
בדיקות אפיון הן חלק אחר חשוב מאוד של כימיה אנליטית, שכולל מדידת תכונות כימיות ופיזיקליות של חומרים, קביעת המבנה שלהם, קבועים שונים שלהם, מורפולוגיה שלהם וכו'.
אנליזות בסיסיות בודקות איך עובדים מכשירים ומה השיטות שלהם, וכיצד ניתן לשפרם.
האנליזות הבסיסיות באות להרחיב את היריעה התאורטית והמעשית של טכניקות ושיטות הבדיקה של חומרים, בדיקת מגבלותיהן וחידושן כדי לאפשר פריצות דרך מדעיות בשטחים שונים.
גישה לפתרון בעיות בכימיה אנליטית
הגישה לפתרון בעיות של הכימיה האנליטית מבוססת על השלבים הבאים:
זיהוי הבעיה והגדרתה, צעד שמחייב שיתוף פעולה בין הכימאי האנליטי לבין אנשי מדע אחרים, שכן הבעיה בדרך כלל נובעת מהשאלות שהם מציבים, והכימיה האנליטית באה לספק כלים לפתרונותיהן.
תכנון התהליך הניסיוני, שהוא בעצם בחירה או פיתוח טכנולוגיות חדשניות לפי קריטריונים מבוססים על דיוק, אמינות, רגישות וסף גילוי.
דחיפות התוצאות הנדרשת, עלות האנליזה, מס' הדוגמאות הנדרש לבדיקות, כמות הדוגמה הזמינה לאנליזה וכו'.
מציאת המאזן הנכון בין הגורמים הללו לעיתים קרובות מורכבת משום שאינם תלויים זה בזה.
שיקולים נוספים הם גם צורת איסוף הדוגמאות, אחסונן ודרך הכנתן, וכן ההפרעות הכימיות והפיזיקליות שעלולות להתרחש בתהליך הבדיקה.
כשהתכנון של התהליך לקוי ייתכן שהוא יניב תוצאות לקויות ובלתי אמינות ולכן יש צורך גם בתכנון דרך לאשרור (ולידציה) של השיטה המתוכננת.
ביצוע הניסוי במעבדה ואיסוף הנתונים.
החלק הנראה לעין בתהליך האנליזה הוא ביצוע בפועל של הניסוי במעבדה.
בשנות האלפיים רוב הניסויים בכימיה אנליטית נעשים באמצעות מכשירים אנליטיים.
הניסוי חייב לכלול סטנדרטים כימיים או פיזיקליים כדי לכייל את המיכשור הזה כדי לדעת מה כמויות החומרים בהם משתמשים בניסוי.
במהלך הניסוי האנליטי נאספים נתונים גולמיים ואז עוברים עיבוד חישובי וסטטיסטי כדי להעריך את האמינות והדיוק של התוצאות ולאשרר את התהליך.
משווים את התוצאות עם דרישות וקריטריונים אותם מבססים בזמן תכנון הניסוי, ומידת התאמתן קובעת האם לתכנן מחדש את הניסוי ולשנות בו גורמים עד שהתהליך האנליטי המוצע יהווה פתרון אמין ומדויק למדידות.
הצעת פתרון חדש לבעיה, כזה שלא היה קיים קודם לכן.
התוצאות נתונות להערכה חיצונית על ידי המדען שהציג את הבעיה מלכתחילה.
אם הפתרון לא מספק, התהליך מתחיל מחדש עד לקבלת פתרון מספק ואשרורו.
הכימיה האנליטית מתחלקת לשני סוגים עיקריים:
אנליזה איכותית (Qualitative analysis) - בדיקה האם יסוד או תרכובת ספציפיים נמצאים בחומר הנבדק או לא וקביעת זהותו.
אנליזה כמותית (Quantitative analysis) - בדיקת הכמות של יסוד או תרכובת מסוימים בחומר נתון.
הכימיה האנליטית המודרנית הפכה ליותר ויותר מיכשורית - instrumental, ממוחשבת - computerized, ועוסקת בעיבוד נתוני-עתק, בייחוד בתחום מדעי החיים והרפואה.
קיים מגוון רחב של טכניקות לאנליזה של החומרים.
הכימיה האנליטית מתחלקת לכימיה אנליטית קלאסית הכוללת שיטות גרבימטריה וטיטרציות, וכימיה אנליטית מיכשורית הכוללת ספקטרוסקופיה, שיטות הפרדה, שיטות תרמיות ואלקטרוכימיה.
גרווימטריה היא הפרדת החומר על מנת למדוד את המסה או הנפח של התוצר הסופי.
שיטה זו מבוססת על שיקוע גרוויטציוני ומכאן שמה.
באמצעות מסת החומר (או נפח החומר) שהוסף ניתן לחשב את כמות החומר ששקע.
שיטה זו נחשבת לפשוטה מאוד וקלה לביצוע, אך היא מדויקת פחות משיטות אנליטיות רבות ולכן אינה נמצאת בשימוש נרחב.
כיום כבר כמעט אינה בשימוש יומיומי, והשיטות המיכשוריות החליפו אותה.
הבסיס לשיטת הטיטרציות הוא ריאקציה של תמיסת הנעלם עם תמיסה של חומר בריכוז ידוע וקבוע המגיב איתו.
ניתן לחשב את ריכוז הנעלם על ידי מדידת ומציאת כמות המולים שהגיבו מתוך ידיעת הנפח והריכוז המדויקים של הטיטרנט.
ישנם סוגים רבים של טיטרציות, כגון טיטרציה של חומצה בסיס מאפשרת קביעת PH -מציאת ריכוז יוני הידרוניום (+H3O), בתמיסה הנעלמת.
ארגנטומטריה, היא טיטרציה עם יוני כסף, בעיקר למדידת ריכוז (או המצאות) של הלוגנים.
מדידה איכותית תבוצע באמצעות טפטוף כמה טיפות של יוני כסף.
אם נוצר משקע לבן, סיכוי רב שהתמיסה מכילה הלוגנים.
השיטה עדיין קיימת במעבדות התעשייה הפרמצבטית בהן מייצרים תרופות ותיקות מאוד ששיטות האנליזה שלהן היסטוריות ואין דרישה מרשויות הבריאות לשנותן.
המדידות האנליטיות המבוססות על אור וצורות אחרות של הקרינה האלקטרומגנטית נפוצות בכל תחומי הכימיה האנליטית.
האינטראקציות של הקרינה האלקטרומגנטית עם החומר הם בבסיסו של המדע הנקרא ספקטרוסקופיה אופטית.
השיטות האנליטיות בספקטרוסקופיות האופטיות מבוססות על המדידה של עצמת הקרינה הנפלטת או נבלעת על ידי הצורון המולקולרי או האטומי שנבדקים.
השיטות הספקטרוסקופיות מספקות גם כלים משמעותיים ביותר לפיענוח מבנים מולקולריים כמו גם זיהוי איכותי וכימות של חומרים אורגניים ואי-אורגניים כאחד.
נהוג למיין את השיטות הספקטרוסקופיות לפי תחומי הקרינה האלקטרומגנטית שבשימוש או שנוצרה במהלך המדידה.
התחומים העיקריים הם קרני גמא, קרני X, קרינת אור אולטרא-סגול וקרינת אור נראה, קרינת אור אינפרא-אדום, גלי מיקרו וגלי רדיו.
שיטות ספקטרוסקופיות אחרות שאינן מתבססות על קרינה אלקטרומגנטית הן ספקטרוסקופית מסות, ספקטרוסקופיה אקוסטית, ספקטרוסקופית אלקטרונים וכן תהודה מגנטית גרעינית (NMR) המבוססת על תגובה לגלי רדיו בנוכחות שדה מגנטי.
לעיתים שיטה זו משולבת בהפרדה באמצעות שיטה כרומטוגרפית.
בליעת אור ופליטתו בתחום נראה ואולטרא סגול של הקרינה האלקטרומגנטית
בספקטרוסקופיית בליעה אלומת קרינה אלקטרומגנטית עוברת דרך דגימה.
חלק ניכר מהקרינה מועברת ללא אובדן עוצמה.
בתדרים שנבחרו, עם זאת, עוצמת הקרינה מונחתת.
תהליך הנחתה זה נקרא בליעה.
כדי שזה יתרחש חייב להיות מנגנון אשר בו השדה החשמלי או השדה המגנטי של הקרינה מקיימים עמו אינטראקציה.
בקרינת האולטרה סגול ובקרינת האור הנראה, אינטראקציה זו כוללת שינוי ברמות האנרגיה של אלקטרוני הערכיות שלהם עקב בליעת האור.
לעומת זאת בליעת קרינת אינפרא אדום משנה את אנרגיית הויברציות של הקשרים הכימים בחומר הנבדק.
אורכי הגל שלו λ של האור בתחום הנראה והאולטרא-סגול שנבלע בחומר, זה שגורם בו לשינויים ברמות האנרגיה של האלקטרונים, נמדדים ביחידות של ננומטרים - nanometers nm.
השימוש בספקטרוסקופית בליעת אור בתחום הנראה (400–800 nm) והאולטרא-סגול (nm 100-400) של הקרינה האלקטרומגנטית מסתמך על כך שעוצמת האור העובר דרך מדיום נוזלי המכיל חומר שבולע אותו יורדת בצורה יחסית לכמות החומר הזה, ולכן ניתן להשתמש בה לכימות של החומר הזה.
היחס בין הירידה בעוצמת האור לבין ריכוז החומר מתואר על ידי חוק בר-למברט.
תחומי ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית מתוארים באיור.
השימוש בספקטרוסקופית פליטת אור עקב פלואורסצנציה שמתרחשת בחומר המומס כאשר מעבירים דרכו אור בתחום הנראה והאולטרא-סגול, האור נבלע, מערער את המבנה האנרגטי של החומר ואז נפלט אור עקב חזרתו למצב היסוד שלו.
עצמת האור הנפלט היא יחסית לכמות החומר שעבר את תהליך הפלואורסצנציה ולכן היא משמשת לקביעת כמותו.
בליעת אור בתחום האינפרא-אדום של הקרינה האלקטרומגנטית
היא אנליזה של הקרינה האלקטרומגנטית בתחום האינפרא-אדום כאשר היא באינטראקציה עם המולקולה הנבדקת.
ניתן לנתח זאת בשלוש דרכים על ידי מדידת בליעה, פליטה והחזרה.
השימוש העיקרי בטכניקה זו הוא בכימיה אורגנית ואי-אורגנית.
כימאים משתמשים בו לקביעת קבוצות פונקציונליות המרכיבות את המולקולות.
ספקטרוסקופיית IR מודדת את תנודות האטומים, ועל סמך זה ניתן לקבוע את הקבוצות הפונקציונליות במולקולה.
באופן כללי, קשרים כימיים חזקים יותר או אטומי קלים יותר יתנודדו בתדירויות גבוהות יותר כפי שנמדד ביחידות של מספרי גל ולא של אורכי גל.
אלה הן שיטות אנליטיות בהן מדידה של פוטנציאל או מתח חשמלי, זרם חשמלי או מטען בתא אלקטרוכימי משמש כאות אנליטי.
בשיטות אלקטרוכימיות נבדק שינוי במתח או בזרם שהתמיסה מוליכה בעקבות תהליכי חימצון-חיזור בתוך תא אלקטרוכימי, זאת על מנת לקבוע את ריכוז החומר בתמיסה.
אף על פי שמדובר רק במדידות מתח וזרם יש מספר גדול מאוד של סוגי שיטות וארכיטקטורות ניסיוניות ומיכשוריות באנליזה האלקטרוכימית.
הסוגים כוללים בין היתר פוטנציומטריה וכן וולטמטריה.
השיטות הכרומטוגרפיות, בייחוד HPLC - High Performance Liquid Chromatography וכן GC - Gas Chromatography, נפוצות מאוד ושימושיות במיוחד באנליזות של רוב סוגי החומרים אורגניים, תוך כדי הפרדה, קביעת זהות וכימות של החומרים הנבדקים.
השיטות האלקטרופורטיות משמשות בעיקר במדעי החיים להפרדות בין חלבונים וכן גם בין חומצות גרעין והן מבוססות על הבדלי נדידה על גבי מצע קבוע תחת שדה חשמלי
כימיקל או חומר כימי הוא חומר בעל הרכב כימי קבוע ותכונות ידועות.
אי אפשר להפריד כימיקל למרכיביו בשיטות פיזיקליות בלי לשבור קשרים כימיים.
שגיאה רווחת היא שכימיקלים הם חומרים סינתטיים בלבד.
עקב כך משווקים משתמשים בצירוף השגוי "ללא כימיקלים" כדי לשוות למוצרים שלהם מעמד של מוצרים בטוחים ובריאים או ידידותיים לסביבה, כדי לציין שאינם מכילים חומרים מעשי אדם, אלא חומרים טבעיים או ביולוגיים בלבד – על אף שגם הם כימיקלים.
יש להם אותו הרכב כימי ואותן תכונות, בין שהופקו באמצעות טיהור מי נהר, ובין שנוצרו מתגובת מימן וחמצן במעבדה.
לעומת זאת מי ברז אינם כימיקל, אלא תמיסה המכילה פרט למים חומרים מומסים שונים, ולכן תכונותיהם עשויות להשתנות בדגימות שונות.
כל אחד מהמומסים במי הברז הוא כימיקל בפני עצמו.
כימים אחדים הוא הרומן השלישי של מאיר שלו.
הספר יצא לאור בשנת 1994 במסגרת "ספריה לעם" של הוצאת עם עובד.
גם ספר זה, בדומה לספרים הקודמים שכתב שלו, נסב סביב ההוויה החברתית, החלוצית והחקלאית של התקופה שבטרם הקמת המדינה, של המתיישבים הראשונים במושבים, במושבות ובקיבוצים.
כותרת הספר "כימים אחדים" רומזת לאנלוגיה אירונית בין סיפור יעקב המקראי וסיפורו של יעקב שיינפלד, אחד מגיבורי הרומן של מאיר שלו, אך לא רק לכך.
שיינפלד עצמו מעיד בלשונו השבורה: (עמ' 214).
הרומן מספר על אהבתם של שלושה גברים לאישה אחת, יהודית, אימו של מספר הסיפור, זיידה.
מקום ההתרחשות הוא כפר קטן בשם הדמיוני 'כפר דוד' בעמק יזרעאל, טרם הקמת המדינה ובמהלך שנותיה הראשונות.
העלילה מתפרסת על פני כשלושים שנים, משנות העשרים ועד שנות החמישים.
עלילת הספר אינה בנויה בסדר כרונולוגי אלא נעה בין העבר להווה כל הזמן, מה שיוצר פערי מידע הנפערים ומתמלאים תמידית, כך שהעלילה נחשפת לקורא בכל פעם ברבדים שונים ומתפתחת תמיד.
כמו בספריו הקודמים, מאיר שלו מתחיל את סיפוריו ברמזים ומותיר את קוראיו עם סימני שאלה, שאותם הוא פותר לאט לאט לאורך השנים והסיפור.
עם שינויי הזמן כך משתנה גם זווית ההסתכלות של הקורא ושל המספר גם יחד.
זיידה (ביידיש: סבא) – בנה של יהודית, מספר הסיפור.
משה רבינוביץ – איכר אלמן, כביר כוח ושתקן;
גלוברמן – סוחר בקר גס רוח;
יעקב שיינפלד – מומחה לבישול, תפירה, חיזור וריקוד שהקדיש את חייו ליהודית.
סביב הדמויות המרכזיות ישנן דמויות משניות, סיפורים קטנים ואנקדוטות למיניהן.
הסופר יוצר עולם חם ואנושי תוך כדי כתיבה קלילה, מלאת הומור וחכמת חיים.
הספר תורגם לאנגלית בידי ברברה הרשב.
בשמו של הספר חלו שינויים והוא יצא לאור תחת שני שמות שונים באנגלית - "ארבע ארוחות" שם המתאר את המוטיב המרכזי שמקדם את העלילה בספר וכן "אהבותיה של יהודית" על שם אמו של גיבור הסיפור ואחת מן הדמויות המרכזיות של הספר.
הספר תורגם לשפות אנגלית, גרמנית, הולנדית, צרפתית, איטלקית, ספרדית, פורטוגזית, יוונית, נורווגית, טורקית, סלובקית, הונגרית, בולגרית ורוסית.
הספר הופק כמחזה בידי תיאטרון מיקרו הירושלמי.
המנהלת האומנותית של התיאטרון, אירינה גורליק עיבדה וביימה את המחזה על פי הספר.
בנובמבר 2021 העלה התיאטרון הקאמרי מחזה על פי הספר בהמחזתו ובבימויו של חנן שניר.
עיבוד קולנועי לספר צולם בשנים 2022–2023 בסיציליה ובישראל, בבימוי גווידו קייסה ובכיכובם של מילי אביטל ומוני מושונוב.
הכימרה או החימרה, או בהגיה העתיקה כֿימאירה היא מפלצת בעלת ראש של אריה, גוף של עז וזנב מנחש.
אובידיוס מתאר אותה כמי ש"שילחה לשונות להבה ממעיה, ראש לביאה למפלצת היה וזנב של נחש לה".
תיאורים אחרים מתארים את הכימרה כבעלת שלושה ראשים: ראש של אריה, ראש של עז וראש של דרקון.
אולם בכל התיאורים של המפלצת היא נשפה אש מאחד או יותר מראשיה.
יש המשערים שמקור שמה עברי-כנעני, מהשורש חמ"ר.
המונח "כימרה" הפך עם הזמן לשם כולל עבור יצורים בדיוניים שגופם מורכב מאיבריהם הטיפוסיים של מספר זנים שונים.
הכימרה הייתה הצאצאית של טייפון ואכידנה, ואימם – ביחד עם אחיה הכלב הדו-ראשי אורתוס – של הספינקס ושל האריה מנמאה.
עם זאת, סיפורי מיתולוגיה אחרים קובעים שהספינקס והאריה מנמאה היו הצאצאים של טיפון ואכידנה, ולא של כימרה ואורתוס.
הכימרה נהרגה בסופו של דבר בידי הלוחם היווני בלרופון, שנעזר בפגסוס, הסוס המכונף.
באיליאדה מסופר כי איאובוטס מלך ליקיה הטיל על בלורופון את המשימה כדי להביא למותו אך הגיבור עמד במשימה.
גם בנושא מותה של הכימרה אין אחידות בין הסיפורים.
לפי מספר גרסאות, בלרופון רק שיסע את הכימרה עם חניתו, אך לפי גרסאות אחרות, הוא התקין על חניתו גוש של עופרת, שהותך בשל נשימת האש של המפלצת, והביא לסתימת גרונה, לחניקתה ולמותה.
הסיפורים על הכימרה מופיעים בכתבים קלאסיים רבים, כגון באפוס אינאיס מאת ורגיליוס, באיליאדה מאת הומרוס, במטמורפוזות מאת אובידיוס ובתיאוגוניה מאת הסיודוס.
פסלי כימרה מופיעים בקתדרלת נוטרדאם שבפריז ב"גלריית הכימרות" שבחזית המערבית וסביב שני המגדלים המערביים.
הכימרה הוזכרה בספר פרסי ג'קסון והאולימפיים הראשון (וגנב הברק), היא נראתה ככלב צ'יוואווה קטן אבל לאחר כמה זמן הוא גדל עד שהפך לכימרה.
הכימרה מככבת באחד מפרקי הסדרה של הפוני הקטן שלי: חברות היא קסם ששם היה לה במקום חלק קדמי של אריה, היה לה חלק קדמי של טיגריס .
הכימרה מוזכרת בעונה החמישית של סדרת הטלוויזיה זאב צעיר שם יצרו כימרות באופן לא טבעי, הכימרות בזאב צעיר היו תוך סוג נוסף של DNA וככה יכלו לצור כימרות.
הכימרות מוזכרות בסדרה בני לוריאן שנכתבה תחת השם הספרותי פיטקוס לור.
הכימרות נועדו להגן על הנותרים מבני השבט שנרצח כולו על ידי המוגדוריאנים.
הכימרות בסדרה הן חיות שיכולות לשנות צורה.
הכימרה מוזכרת גם בסדרת האינמה "hunter x hunter".
שם הכימרה מוזכרת כנמלת כימרה אשר מתרבות על ידי טריפת קורבנותיהם ובכך הדור הבא יקבל תכונות מעורבות של המינים הנאכלים.
הכימרה מופיעה בסדרת האנימה "Fullmetal alchemist".
שם שו טאקר נחשב למומחה בתחום שהצליח ליצר כימרה שיכולה לדבר.
לבסוף מתגלה שהוא הצליח בכך שהפך את אשתו בפעם הראשונה ולאחר מכן גם את בתו, נינה בשילוב הכלב שלהם, אלכסנדר.
שניהם בסוף נהרגים על ידי "סקאר" ניצול מהטבח באישבל שהתרחש מספר שנים לפני כן.
הכימרה מופיעה גם בסרט משימה בלתי אפשרית עם טום קרוז שם קוראים לווירוס קטלני על שמה והאנטי וירוס נקרא בלרופון
כימיה פיזיקלית עוסקת בתכונות הפיזיקליות של החומרים ובשינוי שלהם, כגון: טמפרטורה, מסיסות, ערבוב, חמצון-חיזור ועוד.
נכללים בה חקר מקרוסקופי, אטומי ותת-אטומי של תופעות בכימיה, במונחים וחוקים פיזיקליים.
היא מיישמת את העקרונות והרעיונות של פיזיקה כגון תנועה, אנרגיה, כוח, זמן, תרמודינמיקה, כימיה קוואנטית, מכניקה סטטיסטית ועוד.
יש להבדיל בין פיזיקה כימית לכימיה פיזיקלית, כאשר פיזיקה כימית מתרכזת יותר בתאוריות פיזיות ובמאפיינים פיזיים של חומרים שונים בטבע, ואילו כימיה פיזיקלית מתרכזת בלימודי טבע הכימיה בפיזיקה.
חרף שמותיהם הדומים של שני התחומים ונושאיהם הדומים לכאורה, קשרם זה לזה מעורפלים, וחוקרים רבים מעדיפים ללמוד אותם כשני מקצועות נפרדים.
אחד מעקרונות המפתח בכימיה קלאסית הוא שכל התרכובות הכימיות יכולות להיות מתוארות כקבוצות של אטומים הקשורים זה לזה, ותגובות כימיות יכולות להיות מתוארות כיצירה ופירוק של הקשרים הללו.
צפייה מראש של התנהגותן של תרכובות כימיות על ידי תיאור של אטומים וכיצד הם מתחברים, היא אחת ממטרות-העל של כימיה פיזיקלית.
על-מנת לתאר את האטומים והקשרים בדיוק, נחוץ לדעת היכן נמצאים גרעיני האטום, וכיצד אלקטרונים פזורים סביבם.
כימיה קוואנטית, תת-שדה של כימיה פיזיקלית, עוסק בעיקר בישום מכניקת הקוונטים עבור בעיות בכימיה, ומעניק כלים לקביעת מידת חזקם של קשרים כימיים ומהם צורתם, כיצד נעים גרעיני האטום, וכמה אור יכול להיבלע או להיפלט על ידי תרכובת כימית.
נושא נוסף שמעסיק מדענים שעוסקים בכימיה הפיזיקלית היא אלו סוגים של תגובות כימיות יכולות להתרחש באופן ספונטני, ואילו תכונות קיימות עבור תערובת כימית נתונה.
נושא זה נלמד בתרמודינמיקה, שקובעת עד כמה יכולה תגובה להתרחש, או כמה אנרגיה יכולה להפוך לעבודה.
אילו תגובות אכן מתרחשות וכמה מהר נוגעות לענף של קינטיקה כימית; עקרון מפתח בענף זה הוא כי על-מנת שמגיבים אכן יגיבו ויהפכו לתוצרים, מרבית החומרים הכימיים חייבים לעבור במצב מעבר, הדורש אנרגיה גבוהה יותר מאשר המגיבים או התוצרים עצמם, ומהווה "מחסום" לתגובה.
באופן כללי, ככל שהמחסום גבוה יותר, כך התגובה איטית יותר.
שאלות מפתח בקינטיקה הן כיצד קצב התגובה מושפע מהטמפרטורה ומהריכוזים של המגיבים והזרזים בתערובת התגובה, כמו גם כיצד ניתן לתכנן את תנאי הזרזים והמגיבים למצב שיביא לקצב תגובה אופטימלי.
המונח "כימיה פיזיקלית" נטבע בשנת 1752 על ידי מיכאיל לומונוסוב, כאשר זה הציג קורס באוניברסיטת פטרסבורג.
כימיה פיזיקלית מודרנית החלה בשנות ה-60 עד ה-80 של המאה ה-19, בעבודות של תרמודינמיקה, אלקטרוליטים בתמיסות, קינטיקה כימית ועוד.
התפתחויות בעשורים לאחר-מכן כללו יישום של מכניקה סטטיסטית עבור מערכות בכימיה, ועבודות בתחום הקולואידים, לה תרם רבות אירווינג לאנגמיור.
צעד חשוב נוסף היה פיתוח המכניקה הקוונטית משנות ה-30 של המאה ה-20 ואילך.
התפתחויות תאורטיות הלכו יד ביד עם התפתחויות בשיטות ניסוי, אליהן נכנסו צורות שונות של ספקטרוסקופיה.
התפתחות נוספת בכימיה פיזיקלית מיוחסת גם לגילויים בכימיה גרעינית, ובמיוחד בהפרדת איזוטופים, גילויים חדשים באסטרוכימיה והתפתחות של אלגוריתמים חישוביים, כגון נקודת רתיחה או נקודה קריטית.
תרמודינמיקה – עוסקת בשינויי טמפרטורות בתגובה כימית, "אנרגיה החופשית", אנטרופיה (אי סדר של חומר או תגובה ביו חומרים) וכדומה.
אלקטרוכימיה – עוסקת ביחסי הגומלין בין תרכובות או יסודות של החומרים התורמים או מקבלים אלקטרונים מתרכובות או יסודות אחרים.
סולבטציה – תהליך בו מולקולות ממס מקיפות מומס.
אחד החוקרים המרכזיים שחקר תחום זה היה מקס בורן (Born) שפיתח את משוואת בורן להערכת אנרגיית הסולבטציה.
מוליכים למחצה – תחום רחב שנכנס גם לפיזיקה וגם לכימיה.
קינטיקה כימית – חקר קצב תגובה, סדר תגובה, קבועי מהירות וקבועי שיווי משקל בתגובות כימית.
כימיה קוונטית – ענף בכימיה תאורטית העוסק ביישום מכניקת הקוונטים לבעיות כימיות.
פיזיקת מצב מוצק – חקר החומרים המוצקים, התכונות הפיזיקליות והכימיות שלהם, המבנה שלהם ושיטות סינתזה.
כימיה של פני שטח – חקר התהליכים המתרחשים בממשק בין פאזות שונות (כמו מוצק-גז, נוזל-מוצק וכו').
ספקטרוסקופיה – שיטות גילוי, זיהוי וקביעת מבנה של חומרים במגוון דרכים המבוססות על אינטראקציה בין חומר לקרינה אלקטרומגנטית.
הנדסת חומרים – תיכּוּן חומרים, טכניקות עיבוד ועוד.
הכימיה החישובית מיישמת את המודלים המתמטיים והפיזיקליים לתיאור תהליכים ומצבים כימיים, שפותחו במסגרת הכימיה התאורטית, בתוכנות מחשב שנועדו לפתור במהירות ובדייקנות בעיות שאין אפשרות לפותרן באמצעות חישוב ידני.
לדוגמה, תוכנות מסוג זה מאפשרות לחשב את המבנה ואת התכונות של מולקולות בודדות, של קבוצות מולקולות ושל מוצקים ואת ההיתכנות והיעילות של תגובות כימיות.
תוצאות החישובים משלימות את הידע המושג באמצעות ניסויים כימיים ולעיתים משמשות בסיס לניבוי תופעות שלא נצפו בפועל.
כימיה חישובית נמצאת בשימוש רב בתכנון תרופות וחומרים חדשים.
הכימיה החישובית משתמשת באלגוריתמים המבוססים על חוקי טבע בסיסיים ומוכחים (ab initio), במכניקת הקוונטית ובקבועים פיזיקליים בסיסיים, או באלגוריתמים המבוססים על שיטות אמפיריות ואמפיריות למחצה.
שתי שיטות אלה עושות שימוש באומדנים.
התוצאות המתקבלות נעות בין מקורבות לבין מדויקות ביותר, כתלות במורכבות המערכת הנחקרת.
הרצת תוכנות מסוג זה דורשת משאבי מחשב רבים כגון כוח חישובי, זיכרון ושטחי אחסון, לכן הכימיה החישובית התפתחה במקביל להתפתחות טכנולוגיות המחשב.
הודות להתייעלות טכנולוגיות המחשוב, בשנות ה-50 של המאה ה-20 התאפשר חישוב אמפירי למחצה של אורביטלים אטומיים.
בשנת 1964, התאפשר חישוב אנרגיה של אורביטלים מולקולריים על פי שיטת הקירוב של היקל.
בתחילת שנות ה-70 של המאה ה-20 נכתבו תוכנות מחשב יעילות כגון ATMOL, IBMOL, GAUSSIAN ו-POLYATOM לצורך חישוב אורביטלים מולקולריים.
האזכור הראשון של המונח "כימיה חישובית" הופיע בספרם של סידני פרנבך ואברהם הסקל טאוב "Computers and Their Role in the Physical Sciences"." כתב העת "Journal of Computational Chemistry" פורסם בשנת 1980.
פרסי נובל לכימיה הוענקו לוולטר קוהן וג'ון פופל בשנת 1988 עבור עבודתם בנושא "שיטות חישוביות במכניקת הקוונטים" ולמרטין קרפלוס, מיכאל לויט ואריה ורשל בשנת 2013 על "פיתוח מודלים מרובי-סקאלות להבנת מערכות כימיות מורכבות".
הכימיה החישובית מסייעת לכימאי הניסיוני ב:
מציאת נקודת התחלה לסינתזה מעבדתית ומתן הסבר לנתוני ניסוי
ניבוי קיום מולקולות או מבנים מולקולריים לא ידועים, או מנגנוני תגובות שעדיין לא נחקרו בניסויי מעבדה
זיהוי הקשר בין המבנה הכימי לתכונות החומרים
תכנון מולקולות המגיבות בדרך ספציפית עם מולקולות אחרות, לדוגמה תכנון תרופות, מעכבים וזרזים.
כִימְיָה קְוַנְטִית היא ענף בכימיה תאורטית העושה שימוש במכניקה הקוונטית ובתורת השדות הקוונטית בהסבר תופעות יסוד בכימיה.
ענף זה הוא יישום של הפיזיקה האטומית בכימיה.
אחת התוצאות של יישום זה של כימיה קוונטית הוא מתן הסבר אלקטרוני של התגובות הכימיות בין אטומים ומולקולות.
ענף זה מטבעו משלב בין כימיה ופיזיקה, ותרומות משמעותיות בתחום זה נעשו על ידי מדענים משני התחומים.
בנוסחא זו h הוא גודל מספרי קבוע הקרוי קבוע פלאנק.
ב-1905 הציע איינשטיין הסבר חדש לאפקט הפוטואלקטרי, תופעה בה הארת חומרים מסוימים יכולה לגרום לפליטת אלקטרונים מהחומר.
לפי ההסבר שלו, בהתבסס על ההשערה הקוונטית של פלאנק, האור מורכב מחלקיקים קוונטיים נפרדים, שמאוחר יותר קיבלו את השם פוטונים (1926).
בסיס תאורטי זה יושם יותר מאוחר, בהדרגה, בבעיות המבנה הכימי, ריאקטיביות וקשרים כימיים.
הצעד הראשון להבנת בעיה כימית-קוונטית הוא בדרך כלל פתרון משוואת שרדינגר (או משוואת דיראק במכניקה קוונטית יחסותית), תוך שימוש בהמילטוניאן המולקולרי האלקטרוני.
גישה זו מאפשרת לקבל תיאור של המבנה האלקטרוני של המולקולה, העומד בבסיס התכונות הכימיות שלה.
מודל הגלים הוא אחד מיסודות מכניקת הקוונטים והכימיה הקוונטית, ולפיו האטום הוא גרעין חיובי קטן וצפוף וסביבו נעים אלקטרונים.
בניגוד למודל האטום של בוהר בו האלקטרון הוא חלקיק הנע במסלול מעטפת של האטום, מכניקת הגלים מתארת את האלקטרון כ"ענן" של הסתברויות של מיקום האלקטרון, העוטף את האטום (ענן זה מתואר על ידי פונקציית הגל).
הנקודה החזקה של מודל הגל היא יכולת החיזוי שהוכחה בניסויים רבים, ובמיוחד בחיזוי המבנה הכימי של יסודות דומים בטבלה המחזורית.
המודל מכונה כך כיוון שהאלקטרונים מפגינים תכונות המקושרות בדרך כלל לגלים, כמו התאבכות.
אף על פי ששרדינגר הניח את הבסיס המתמטי לכימיה הקוונטית ב-1926, מקובל כי החישוב "האמיתי" הראשון בכימיה קוונטית בוצע ב-1927 על ידי הפיזיקאים הגרמניים ולטר הייטלר ופריץ לונדון, על המולקולה של מימן.
מאוחר יותר הרחיבו הפיזיקאי התאורטי ג'ון סלייטר והכימאי התאורטי לינוס פאולינג, שניהם אמריקנים, את שיטת הייטלר-לונדון לפיתוח מושג קשר ערכיות (Valence Bond, ידועה גם בכינוי "שיטת הייטלר-לונדון-סלייטר-פאולינג", HLSP).
בשיטה זו מרב תשומת הלב ניתן לאינטראקציות של זוגות אלקטרונים בין האטומים, ולכן הטכניקה תואמת היטב את הייצוג הכימי המסורתי של קשרים כימיים.
גישה אלטרנטיבית ל-VB פותחה ב-1929 על ידי פרידריך הונד ורוברט מוליקן, לפיה אלקטרונים מתוארים על ידי פונקציות מתמטיות המתפרשות על כל המולקולה.
גישת הונד-מוליקן, או אורביטלים מולקולריים (MO), היא פחות אינטואיטיבית לכימאים, אך מאפשרת לקבל תחזיות מדויקות יותר מאשר VB לגבי תכונות ספקטרוסקופיות.
גישה זו היא הבסיס המושגי עבור שיטת הארטרי-פוק וגישות מתקדמות יותר המבוססות עליה, הידועות בכינוי הכללי פוסט-הארטרי-פוק.
מודל תומאס-פרמי (גז בקופסה) פותח באופן עצמאי על ידי תומאס ופרמי ב-1927. היה זה הניסיון הראשון לתאר מערכת רב-אלקטרונית על בסיס צפיפות אלקטרונית במקום פונקציות גל, אף על פי שלא היה מוצלח במיוחד בטיפול במולקולות שלמות.
השיטה היוותה את הבסיס למה שמכונה כיום תורת פונקציונל הצפיפות.
אמנם שיטה זו פחות מפותחת משיטות פוסט-הארטרי-פוק למיניהן, אך הדרישות החישוביות הנמוכות יותר שלה מאפשרות לה לטפל במולקולות רב-אטומיות גדולות יותר, ואף במקרומולקולות, ולכן שיטה זו הנפוצה ביותר כיום בעולם הכימיה החישובית.
ניתן להמשיך בתיאור המערכות על ידי פתרון משוואת שרדינגר תוך שימוש בהמילטוניאן המולקולרי השלם, וזאת במטרה לחקור את תנועת המולקולות.
פתרון ישיר של משוואת שרדינגר קרוי "דינמיקה מולקולרית קוונטית", במסגרת הקירוב הקלאסי-למחצה "דינמיקה מולקולרית קלאסית-למחצה", ובמסגרת המכניקה הקלאסית - "דינמיקה מולקולרית" (MD).
ניתן גם לעשות שימוש בשיטות סטטיסטיות, כגון שיטת מונטה קרלו.
בדינמיקה אדיאבטית, אינטראקציות בין-אטומיות מתוארות על ידי פוטנציאלים סקלריים יחידים, הקרויים "משטחי אנרגיה פוטנציאלית".
דינמיקה כימית לא-אדיאבטית לוקחת בחשבון את האינטראקציה בין כמה משטחי פוטנציאל מצומדים (המתאימים לכמה מצבים אלקטרוניים קוונטיים של המולקולה).
איברי הצימוד מכונים "צימודים ויברוניים".
העבודה החלוצית בתחום נעשתה על ידי שטוקלברג, לנדאו וזנר בשנות ה-30, כאשר חקרו את מה שמכונה היום מעבר לנדאו-זנר (Landau-Zener transition).
הנוסחה אליה הגיעו מאפשרת חישוב סיכוי המעבר בין שתי עקומות פוטנציאל דיאבטיות בסביבות החיתוך (הנמנע) שלהן.
המכניקה הקוונטית ותורת השדות הקוונטית
יישום תורת השדות הקוונטית (QFT) למערכות ולתאוריות כימיות נעשה נפוץ יותר ויותר במדעים הפיזיקליים המודרניים.
אחת מההופעיות הראשונות, והחשובות ביותר, היא בתאוריה של הפוטומגנטון.
במערכת זו, פלזמות, המצויות בכל בפיזיקה ובכימיה, נחקרות במטרה לקבוע את הקוונטיזציה הבסיסית של השדה הבוזוני שביסודן.
אך מעבר לכך, תורת השדות הקוונטית משמשת לתחומים רבים בכימיה, ביניהם כימיה גרעינית, אסטרוכימיה, סונוכימיה והידרודינמיקה קוונטית.
שיטות שדה תאורטיות היו גם המפתח לפיתוח תיאורית ההמילטוניאן האפקטיבי של שיטות אלקטרוני פאי אמפיריות למחצה.
כימיה סופרא מולקולרית היא תחום בכימיה שמתמקד בקשרים הפועלים באינטראקציות בין-מולקולריות.
כימיה סופרא מולקולרית משתמשת בקשרים חלשים, כגון: קשרי מימן, כוחות הידרופוביים, קשרים מתכתיים (בגביש), קשרי ואן דר ואלס או השפעות אלקטרוסטטיות במערכת מרובת קומפלקסים מולקולריים.
לעומתה, סינתזה אורגנית מסורתית עוסקת ביצירת ופתיחת קשרים תוך-מולקולריים, חזקים בהרבה - קשרים קוולנטיים כדי ליצור מולקולה מבוקשת.
כימיה פולימרית (נקרא גם כימיה מקרומולקולרית; באנגלית: Polymer chemistry) הוא ענף מדעי רב תחומי בכימיה העוסק בסינתזה, במבנה ובתכונות הכימיות והפיזיקליות של פולימרים ומקרומולקולות.
לרבות פיתוחן של השיטות הסינתטיות לייצורן - תגובות פילמור.
כימיה פולימרית התפתחה אחרי המלצה של איגוד הכימיה הבינלאומי, IUPAC, שאומרת כי שרשראות פולימרים ומקרו-מולקולות הם נושאים רחבים דיו בכימיה כדי להיות תת-תחום בכימיה.
תחומים משיקים לכימיה של פולימרים הם: כימיה אורגנית, ביוכימיה, ביופיזיקה, ביולוגיה מבנית, ביוטכנולוגיה, והנדסה כימית.
כימיה גרעינית היא תת-תחום בכימיה העוסק ברדיואקטיביות, תהליכים המתרחשים בגרעין האטום ובתכונות גרעיניות על תהליכים כימיים.
הכימיה הגרעינית עוסקת בנושאים הבאים:
רדיוכימיה - הכימיה של חומרים רדיואקטיבים, בה משתמשים באיזוטופים רדיואקטיבים על מנת לחקור את התכונות והתגובות הכימיות של איזוטופים שאינם רדיואקטיבים.
כימיה של קרינה - חקר ההשפעה של קרינה על חומרים.
שימוש ברדיואקטיביות לחקר תגובות כימיות ושימוש בשיטות כימיות לחקר תהליכים בפיזיקה גרעינית כגון ביקוע והיתוך גרעיניים.
תהודה מגנטית גרעינית - שימוש בתכונות הספין הגרעיני בספקטרוסקופיה לצורך אפיון של מבנה ותכונות מולקולות ברזולוציה גבוהה.
באמבריולוגיה, כימרה (הכלאה, או בן כלאיים) הוא יצור רב תאי שהתפתח (במעבדה או בטבע) מתאים סומטיים, של שני פרטים שונים, שצורפו יחדיו.
כתוצאה מזה, כימרה הוא יצור רב-תאי שלתאים סומטיים שונים שלו יש מטען גנטי שונה.
כימריזם ארבע-גמטי - עוּבּר אחד שהתפתח משתי ביציות מופרות.
ברוב המקרים, שתי ביציות מופרות ברחם יוצרות תאומי אחווה.
אולם, אם שתי הביציות נצמדות, הן יוצרות עובר אחד שלחלק מתאיו הסומטיים יש גנום זהה לזה של אחת הביציות המופרות ולחלק אחר יש גנום הזהה לזה של הביצית המופרת השנייה.
עובר במעבדה שהוזרקו לתוכו תאים מעובר של פרט אחר מאותו מין אך לא מאותו זן.
טכניקה זו מאפשרת גידול אורגניזם מודל שלחלק מרקמותיו יש תכונות מסוימות בזמן שלאחרות אין.
אורגניזם מודל עם רקמות בצבעים שונים להקלת התצפית על הרקמות
אורגניזם מודל שחלק מרקמותיו בעלות תכונות פתולוגיות ואחרות לא.
אורגניזם כזה מקל את הבנתם של תהליכים פתולוגיים.
אדם לאחר השתלת איברים - במיוחד לאחר השתלת מח עצם.
עובר במעבדה שהוזרקו לתוכו תאים מעובר של פרט אחר מאותו מין.
פרט שמתפתח מעובר כזה מאפשר לעשות ניסויים ברקמה אנושית המצויה בגוף של חיית מעבדה או לגדל איברים אנושיים להשתלה.
נכון לשנת 2010, כימרות מסוג זה הן נדירות ביותר.
כימרה כבש-עז (geep) - ניתן ליצור עובר המכיל תאי גזע שנלקחו מצבר התאים הלא ממוין (בלסטולה) 6-7 ימים לאחר הפריה של עז ושל כבש וליצור עובר שיורכב מתאים משני בעלי החיים.
הכימרה מורכבת מרקמות שמוצאן מתאי כבש וכאלו שמוצאן בעז.
היצור נראה כפסיפס אקראי של טלאים המכוסים צמר כבשים ואזורי שיער עז.
אילו ניתן לחיה להתרבות היו צאצאיה או כבשים או עזים רגילות בהתאם לתא העוברי שממנו התפתח האשך או השחלה.
לפני הופעת בדיקות לגילוי סוג דם ולמיפוי כרומוזומים, כימריזם נחשב יחסית נדיר בבני אדם.
אולם היום הסברה הרווחת היא כי התופעה היא די שכיחה, ואדם יכול להעביר חיים שלמים מבלי להיות מודע להיותו כימרה.
המצב יכול להתגלות במקרה בעת מקרה חירום רפואי, הסתבכות עם החוק, בדיקת הורות וכדומה.
ב-1953 פורסם מאמר בכתב עת רפואי על אישה בעלת תאי דם משני סוגים שונים.
כפי הנראה תאים של אחיה התאום התפתחו בגופה במקביל לתאים שלה.
מחקרים מאוחרים יותר גילו שמקרים של כימרה בדם אינם נדירים כפי שחשבו בעבר.
ב-2002, נדחתה בקשתה של לידיה פרצ'יילד לעזרה ציבורית ממדינת וושינגטון כאשר בדיקות DNA הראו כי היא לא אם ילדיה.
עורך דין מטעם התביעה, ששמע על מקרה של כימרה בניו אינגלנד, הציג את האפשרות לעורכי הדין של ההגנה, ובעקבות זאת הצליחה ההגנה להראות שפרצ'יילד היא כימרית עם שני מערכי DNA, שאחד מהם מתאים ל-DNA של הילדים.
מקור המילה במפלצת המיתולוגית כימרה, שיש לה ראש של אריה, גוף של עז וזנב של נחש או דרקון.
להלן המונחים המקובלים בכימיה לפי סדר האלף-בית:
אטום - החלקיק הקטן ביותר המשמר את תכונות היסוד
אל-מתכת - קבוצה של יסודות שאינם מתכת
אלקאן - קבוצה של תרכובות אורגניות שאינן מכילות קשרי פאי
אלקן - קבוצה של תרכובות אורגניות אשר מכילות קשר כפול
אלקין - קבוצה של תרכובות אורגניות אשר מכילות קשר משולש
אלקטרוכימיה - ענף של הכימיה
אתר - תרכובת אורגנית בעלת קבוצה אתרית
אתנול - הכוהל הידוע ביותר
בופר - תמיסה המתנגדת לשינוי החומציות שלה.
בנזן - תרכובת אורגנית ארומטית
בסיס - תרכובת שרמת החומציות (pH) שלה בתמיסה מימית גבוהה מ-7
גז אידיאלי - מודל פיזיקלי עבור התנהגות חומר במצב צבירה של גז
גז ואן דר ואלס - מודל פיזיקלי עבור התנהגות חומר במצב צבירה של גז
דאוטריום - איזוטופ של מימן
הלוגן - משפחה של יסודות בטבלה המחזורית
הליום - יסוד כימי וגז אציל
חומצה - תרכובת שרמת החומציות (pH) שלה בתמיסה מימית נמוכה מ-7
חומר - כל דבר שיש לו מסה ותופס נפח במרחב
חמצון חיזור - תגובה כימית שבה משתנה דרגת החימצון של חומרים
טבלה מחזורית - שיטת מיון המציגה את כל היסודות לפי המספר האטומי והסמל הכימי של האטומים שלהם
טיטרציה - שיטה בכימיה אנליטית לקביעת ריכוזים
טריטיום - איזוטופ של מימן
יסוד - חומר שלא ניתן להרכיבו, לפרקו או לשנותו לחומר אחר בתהליכים כימיים רגילים
יון - אטום אשר מסר או קיבל אלקטרון אחד או יותר כך שכעת מטענו אינו נייטרלי אלא שלילי או חיובי.
כוהל - קבוצה של תרכובות אורגניות
כימיה אורגנית - ענף של הכימיה
כימיה אנאורגנית - ענף של הכימיה
כימיה אנליטית - ענף של הכימיה
כימיה פיזיקלית - ענף של הכימיה
כלור - יסוד השייך למשפחת ההלוגנים
כרומטוגרפיה - שיטה בכימיה אנליטית להפרדה בין חומרים
לנתניד - משפחה של יסודות מתכתיים
מונחון IUPAC - שיטה סיסטמטית למתן שמות למולקולות אורגניות
מימן - היסוד הכימי בעל המסה המולקולרית הנמוכה בטבע
מתכת - קבוצה של יסודות
מתכת אלקלית - קבוצה של יסודות מתכתיים
מתכת אלקלית עפרורית - קבוצה של יסודות מתכתיים
מתכת מעבר - קבוצה של יסודות מתכתיים
ניאון - יסוד כימי וגז אציל
נתרן - יסוד כימי ומתכת אלקלית
פחמן - יסוד אל מתכתי
פלוטוניום - יסוד מתכתי רדיואקטיבי
צורן - יסוד אל מתכתי
קשר כימי - חיבור בין אטומים או מולקולות
שיווי משקל - תהליך בו ריכוזי החומרים לא משתנים
תרמודינמיקה - ענף בכימיה ופיזיקה
כימראים (שם מדעי: Chimaeriformes) היא סדרה של דגי סחוס עתיקים החיים בעומק הים והם בין הדגים הפרימיטיביים ביותר החיים היום.
הם מכונים גם כרישי רפאים, אם כי אינם כרישים אלא שייכים לתת מחלקה אחרת.
הכימראים שייכים לתת המחלקה כסויי זימים והם בעלי פתח זימים אחד בכל צד של הראש (אופייני בדרך כלל לדגי גרם), בעוד שכרישים שייכים לתת המחלקה מחורצי זימים (והם לרוב בעלי חמישה חריצי זימים זוגיים).
בעבר היו קבוצות רבות ושונות שלהם, אולם הם נכחדו במשך הזמן והיום רוב המינים החיים הם קטנים, נדירים ונמצאים בעיקר במים עמוקים, מחפשים אחרי טרף קטן או אחרי נבלות של חיות ימיות.
ישנם כמה מינים שמגיעים לעומקים של עד 2,600 מטר.
לכימראים ראש מוארך ובו עיניים ענקיות שזוהרות בחושך ומותאמות לתנאי אפלה, חוטם מחודד שמהווה איבר חישה וסנפירים רכים וחיוורים כמעט לגמרי.
הזנב תופס את רוב האורך ואורכם יכול להגיע עד 150 ס"מ.
בניגוד לכרישים ולתריסניות, שיניהם אינם חדות אלא הם בעלי טוחנות עבות ושטוחות ובמינים רבים הפה הוא דמוי מקור.
כמו הכרישים הם מטילים קבוצת ביצים בתוך תטולה דמוית כישור.
משפחה כימרות שטוחות חוטם (Callorhinchidae)
סוג יחיד כימרה שטוחת חוטם (Callorhinchus)
משפחה כימרות קצרות חוטם (Chimaeridae)
משפחה כימרות ארוכות חוטם (Rhinochimaeridae)
כימיה ירוקה היא תחום במדע הכימיה העוסק בתכנון ופיתוח של כימיקלים, ותהליכי ייצור יעילים אנרגטית, המאפשרים קבלת תוצרים בניצולת גבוהה עם מינימום של חומרי פסולת, תוך העדפה לשימוש בחומרי גלם בטוחים וידידותיים לסביבה, ובמקורות אנרגיה מתחדשים.
הכימיה הירוקה מבוססת על גישות פילוסופיות מתחום הקיימות.
הכימיה הירוקה קשורה במישרין ובעקיפין כמעט לכל תחומי הכימיה המודרנית, ובעיקר לתחומי ההנדסה הכימית והכימיה האורגנית סינתטית.
כמעט כל תהליך כימי שמבוצע על ידי האדם, אם בתעשייה ואם במעבדה, כרוך ביצירה של תוצרי לוואי.
לעיתים, תוצאי הלוואי הללו, מוגדרים כפסולת, כיוון שהם אינם בעלי ערך מסחרי, ועל כן, עולה הצורך להיפטר מהם.
כשמדובר בחומרי פסולת מסוכנים ומזהמים, הבעיה קשה יותר, שכן לא ניתן להיפטר מהן בדרכים מסורתיות של הטמנה או הזרמה למערכת הביוב, ויש צורך להעבירם לאתרי טיפול ייעודיים בפסולת כימית, לנטרול, דבר שמעמיס על עלויות הייצור.
בנוסף, גם אם לא מדובר בחומרים מסוכנים, לעיתים קרובות, התוצר המתקבל מעורב בעשרות חומרי לוואי, דבר המחייב ביצוע של תהליכי הפרדה ארוכים ורב שלביים לבידוד התוצר, דבר המעמיס על עלויות האנרגיה והזמן של התהליך.
ברור, אם כן, מדוע פיתוח של תהליכים כימיים יעילים ו"ירוקים" לייצור של כימיקלים הוא כה חשוב.
החשיבות אינה קשורה רק ליכולת לא לזהם, אלא גם לכלכליות של התהליך כולו.
בשנת 1998, שני כימאים אמריקאים, פול אנסטס (Paul Anastas) וג'ון סי.
Warner) פיתחו את שנים-עשר העקרונות של הכימיה הירוקה:
הימנע מייצור של חומרי פסולת (Prevention).
עשה שימוש מרבי בחומרי הגלם שלך בתהליך הייצור (Atom Economy).
הקטן ככל האפשר את השימוש בחומרי גלם ואת הייצור של תוצרי לוואי המסוכנים לאדם או לסביבה (Less Hazardous Chemical Syntheses).
תכנן כימיקלים שישיגו את המטרה הטובה ביותר שלשמה הם ייוצרו תוך בחירה בכאלו שיהיו הבטוחים ביותר (Designing Safer Chemicals).
עשה שימוש מינימלי בחומרי עזר כימיים כגון ממסים, וכשאין ברירה, העדף שימוש בממסים בטוחים (Safer Solvents and Auxiliaries).
הקטן ככל האפשר את השימוש באנרגיה בתהליך.
שאף לבצע תגובות בטמפרטורות החדר ובלחץ האטמוספירי הטבעי (Design for Energy Efficiency).
העדף שימוש בחומרי גלם ממקורות מתחדשים (Use of Renewable Feedstocks).
השתדל להימנע משימוש בנגזרות כימיות ובמגיבי ביניים בתהליך (Reduce Derivatives).
השתמש בזרזים כימיים (קטליזטורים) בררנים לתגובה, על פני שימוש במגיבים סטויכיומטרים (Catalysis).
תוצרים צריכים להיות מתוכננים כך שכאשר לא יהיה בהם עוד צורך, הם יוכלו להתכלות בצורה בטוחה בסביבה הטבעית (Design for Degradation).
תהליך הייצור צריך לכלול אמצעים לניטור בזמן-אמת ולשליטה בחומרים מסוכנים (Real-time analysis for Pollution Prevention).
תכנן תהליכי ייצור בהם סיכוני התאונות, הפיצוץ והאש הם הנמוכים ביותר (Inherently Safer Chemistry for Accident Prevention).
שימוש בממסים סופר-קריטיים בטוחים כגון: פחמן דו-חמצני, תכנון וביצוע תגובות כימיות בתמיסות מימיות, שימוש במחמצנים בטוחים כמו נתרן תת-כלורי ומי חמצן (על פני מחמצנים המבוססים על תחמוצות רעילות או חומצות חזקות), שימוש בזרזים ממקורות כימיים או ביולוגים כגון אנזימים, ובתהליכי ייצור ביוטכנולוגים.
שימוש בקרינת השמש כמקור חום וכמקור אנרגיה לביצוע תגובות כימיות (פוטוכימיה ופוטוקטליזה).
מדדים לכימות של תגובות על פי עקרונות ה"כימיה הירוקה"
ניתן לקבוע מהי מידת ה"כימיה הירוקה" של תגובה כימית נתונה באמצעות כמה מדדים כמותיים שפותחו במיוחד לצורך כך, כשהחשובים שבהן הן: מדד E ומדד AE.
מוגדר כיחס בין כמות הפסולת שנוצרה בתגובה לכמות התוצר (E factor = total waste / product).
ככל שמדד E גבוה יותר, כך התגובה פחות "ירוקה" ולהפך.
מדד ליעילות הניצול של אטומים בתגובה.
ככל שמדד AE גבוה יותר, כך התגובה יותר "ירוקה" ולהפך.
לדוגמה, נשווה בין שתי תגובות שבהן נוצר גז מימן, תגובה של נתרן במים ותגובה של רובידיום במים.
מהשוואה של ערכי ה-E וה-AE של שתי התגובות, עולה, כי תגובה של נתרן במים לקבלת מימן, הנה "ירוקה" יותר מהתגובה המקבילה עם רובידיום (E נתרן < E רובידיום, AE נתרן > AE רובידיום).
בתחום הכימיה הירוקה קיימים עשרות כתבי עת מדעיים מקצועיים, ובהם:
כִּימֵרָה (שם מדעי: Chimaera monstrosa) היא מין של דג סחוס החי במימי האוקיינוס האטלנטי וגם במי הים התיכון.
הכימרה קיבלה את שמה על שם הכימרה המיתולוגית, שהורכבה ממספר חיות.
החוקרים הראשונים לא ידעו איזו חיה זו והניחו שהיא הורכבה מחיות רבות.
הכימרה היא דג באורך של מטר וחצי ושוקלת עד 2.5 קילוגרם בממוצע.
היא בעלת גוף בצבע חום-אדמדם עם נקודות לבנות ופסים לאורך כל גופה.
הסנפירים כחולים ורצועת סנפיר הגב אפורה כהה ובעלת עוקץ עם ארס חלש.
הכימרה בעלת ראש גדול עם חוטם רחב, עיניים גדולות מאוד, ירוקות המותאמות לראיית לילה וזנב דק ביותר, ממנו קיבלה את שמה האנגלי: "rat fish", דג החולדה.