ما هي التغييرات الكيميائية
المقصد التغير الكيميائي هو التغير الذي يحصل عادةً عندما تتحد مادة كيميائية مع مادة كيميائية أخرى، مما يؤدي إلى إنتاج أو خلق مادة جديدة، العملية تسمى الاصطناع، أو الذي ينتج عن عملية التحلل الكيميائي لمادة كيميائية إلى مادتين كيميائيتين مختلفتين أو أكثر، يطلق على تلك العمليات اسم التفاعلات الكيميائية و التي غالباً ما تكون غير انعكاسية، إلا عن طريق تفاعلات أخرى كيميائية، ربما سمعت عبارة فحواها “الحياة القائمة على الكربون” عندما تتم مناقشة الحياة على الأرض من قبل الناس، الكربون هو عنصر كيميائي (أحد أهم المواد الأساسية التي يتكون منها كل شيء بحيث يدخل في معظم المركبات)ولكن ماهو معنى أن نقول إن الحياة “قائمة على الكربون”؟ لفهم هذا المفهوم، يجب أن نعي المزيد عن العناصر مما يحتم علينا تعلم الكيمياء وآثارها على الكائنات الحية، في حين أن الكيمياء مجال واسع و منفصل، فإن مبادئها تشكل الأساس في العلوم الأخرى و خصوصاً علم الأحياء.
تُظهر جميع الكائنات الحية تنظيمًا هرميًا، لن يكون بإمكانك أن تفهم حقاً المستويات الأعلى من التنظيم (مثل الكائنات الحية أو النظم البيئية) دون أن يتثنى لك معرفة الأجزاء المكونة لها (مثل الخلايا والجزيئات والذرات).[1]
أهمية التغييرات الكيميائية للمخلوقات الحية
إذا أردنا معرفة ما هي أهمية التغيرات الكيميائية بالنسبة إلى الكائنات الحية فلا بد لنا من أن نعرف ما هو معنى التفاعلات الكيميائية، و ما هي أنواعها وما ينتج عنها وكيف تستفيد الكائنات الحية منها.
حقيقةً إن التفاعلات الكيميائية هي السبب الرئيسي وراء وجودنا على الأرض، وهي بالطبع السبب الذي يجعلنا قادرين على طرح الأسئلة بالإضافة إلى ذلك:[2]
- التفاعلات الكيميائية هي كيفية صنع أشكال جديدة من المادة، بينما قد تنتج التفاعلات النووية أيضاً مادة جديدة ، هكذا سوف نلاحظ أن جميع المواد التي نواجهها في الحياة اليومية تقريباً هي ناتجة عن تفاعلات كيميائية التي بدورها حتماً ستؤدي لتغيرات كيميائية.
- كثيراً ما تساعدنا التفاعلات الكيميائية على فهم و إدراك خصائص المادة التي جرى عليها التفاعل، ذلك من خلال دراسة الطريقة التي تتفاعل بها العينة مع المادة الأخرى المتفاعلة معها حيث يمكننا معرفة خصائصها الكيميائية.
- يمكن أن نستفيد من الخصائص الكيميائية للمادة عن طريق استخدامها لتحديد عينة غير معروفة أو لكي نتنبأ بكيفية تفاعل أنواع المادة مع بعضها البعض.
- عندما نقوم بمراقبة التفاعلات الكيميائية سنكون قادرين على فهم وشرح كيفية وآلية عمل العالم الطبيعي، في التفاعلات الكيميائية تحول الطعام إلى شيئً يشبه الوقود لجسمك و كذلك تجعل من الألعاب النارية تنفجر أو ما يسمى بالإنشطار، كما هذه التفاعلات قد تتسبب في تغيير ماهية الطعام عند طهيه وتجعل الصابون يساعد بأن يزيل الأوساخ ، وغير ذلك الكثير من التفاعلات الكيميائية.
- تثير التفاعلات الكيميائية المثيرة والمسلية الإهتمام بالعلوم، بحيث تشجع هذه الأنواع من العروض التوضيحية الناس على طرح الأسئلة وقد تقودهم إلى معرفة الوظائف المتعلقة بالعلوم.
- كما تساعدنا التفاعلات الكيميائية على حل و كشف الجرائم وتفسير الأمور الغامضة و الألغاز،من خلال عمليات تحليل عينات الدم والأنسجة، فعلى سبيل المثال: تستطيع الشرطة التعرف على مرتكبي الجرائم مستخدمة هذه التقنيات الكيميائية.
- التفاعلات الكيميائية هي أيضاً تعبر من أهم الأدوات التي نستخدمها لتأريخ الحفريات، و تساعد في تحليل المواد القديمة، وفهم كيفية و آلية عيش أسلافنا وأجدادنا بشكل أفضل.
- من خلال مراقبة التفاعلات الكيميائية في الفضاء الخارجي سيكون بإمكاننا تحديد الفضاء والمجرات و وصف الكواكب الأخرى وحتى دراسة المسافات بين هذه الكواكب، و يمكننا حتى تحديد الكواكب والأقمار التي من المحتمل أن تكون قادرة على الحفاظ على الحياة ومدى توافر المقومات الأساسية للحياة في تلك الكواكب.
- النار تعتبر أهم اكتشاف حصل على طول حياة البشر، لن الكثير من الناس لا يعلمون أنه و بكل بساطة تفاعل كيميائي.
- كنتيجة أخيرة ومهمة نلاحظ أنه بدون تفاعلات كيميائية لن يتغير شيء على الإطلاق، أي أننا سنفقد الكثير من الأشياء في حياتنا اليومية، حيث أن معظما لا بل جلها ناتج عن التفاعلات الكيميائية، والتي لولاها ذرات البقاء و الجزيئات الجديدة لن تتشكل، و لن توجد كائنات حية يمكن أن تعيش، إذا لم يحدث تفاعل المادة مع مادة أخرى، فسيكون الكون مملًا للغاية!
ما هي أنواع التغييرات الكيميائية
يصنف علماء الكيمياء التغيرات الكيميائية إلى ثلاثة فئات رئيسية:[3]
التغييرات غير العضوية
تميز الكيمياء غير العضوية أنها تختص بوصف تفاعلات العناصر والمركبات التي لا تشتمل على مادة الكربون بشكل عام، عادةً تحدث هذه التغييرات في المختبرات أو على نطاق أوسع في الصناعات الثقيلة كصناعة المعادن، وتشمل أنواع نموذجية من تغيير معادلة (إن خلط الحمض مع قاعدة يعطي الماء و الملح)، أكسدة بما في ذلك الاحتراق الأكسدة.
التغييرات العضوية
هذا النوع من “الكيمياء العضوية ” معنى بالتفاعلات التي يكون الكربون حاضراً فيها، أي أن الكيمياء العضوية هي كيمياء الكربون والعناصر والمركبات التي يتفاعل معها ،
التغيرات الكيميائية التي تحدث في حياتنا اليومية
عضوية ولا عضوية وتشمل هذه المركبات صناعة الزيت المعدني وجميع منتجاتها والكثير من ناتج الصناعات التحويلية الصناعات الدوائية ، وصناعة الدهانات و صناعة المنظفات و صناعة مستحضرات التجميل و صناعة الوقود ، ومن الأمثلة النموذجية على التغيرات الكيميائية العضوية، تشمل تكسير الثقيلة الهيدروكربونات لتكرير النفط لخلق المزيد من البنزين من النفط الخام، حيث أن الطلب على البنزين أعلى من الهيدروكربونات الثقيلة مثل زيوت الوقود المتبقية كما تشمل التفاعلات الأخرى المثيلة (تفاعلات التكثيف والبلمرة والهالوجين إلخ.
التغيير البيوكيميائي
تتناول الكيمياء الحيوية أي الكيمياء التي تتعلق بنمو ونشاط الكائنات الحية، حيث يتم التحكم من خلا هذه الكيمياء في معظم التفاعلات عن طريق بروتينات معقدة يطلق عليها إسم “الإنزيمات ” و تساعد على التخفيف والحد من الهرمونات، الكيمياء دائماً ما تكون معقدة للغاية و حتى الآن لا تزال غير مفهومة تماماً، تحلل المواد العضوية هو أيضا يصنف ضمن نطاق الكيمياء الحيوية على الرغم من أن في هذه الحالة هو عبارة عن نمو ونشاط متزايد في عمل الفطريات ، و البكتيريا وغيرها من الكائنات الحية الدقيقة التي تشارك في عملية التحلل.
هناك الكثير من الأنواع النموذجية من التغيير وتشمل العمليات التي تنطوي عليها عملية التمثيل الضوئي ، وهي العملية التي يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الماء وضوء الشمس، ليتم تغييرها إلى السكريات و الأكسجين من قبل النباتات، كذلك عملية الهضم التي يستخدم فيها جسم الكائنات الحية المواد الغنية بالطاقة مما يساعدها على النمو والتحرك، و كذلك دورة كريبس الذي يحرر الطاقة من الاحتياطيات المخزنة البروتين التوليف والتي تمكن الكائنات الحية تنمو باستخدام العمليات التي تسيطر عليها RNA ومعرفة
كيف تنمو وتتغير المخلوقات الحية في اثناء حياتها
من خلال الإطلاع على التغيرات الكيميائية التي تحدث في جسم الإنسان بشكل يومي وعام وعلاقة هذه التغيرات بالجسم.