الكيمياء والمادة
Mel Drury
من أكثر ما يتم البحث عنه من قِبل الكثيرين إذ تعتبر الكيمياء من أهم العلوم التي تدخل في الكثير من الصناعات الحيوية وعلى رأسها صناعة الأدوية المهتمة بإنتاج العديد من اللقاحات المضادة للكثير من الأمراض.
عِلْمُ الكِيمِيَاءِ هو العلم الذي يدرس المادة والتغيُّرات التي تطرأ عليها[7] تحديدًا بدراسة خواصها بِنيتها تركيبها سلوكها تفاعلاتها وما تحدثه من خلالها.[3][4][8][9][10] ويدرس علم الكيمياء الذرات والروابط التي تحدث بينها مكونةً الجزيئات وكيف تترابط هذه الجزيئات فيما بعدها لتُكوّن المادة.[11] ويدرس أيضًا التفاعلات التي تحدث بينها.[12][13] وللكيمياء أهمية كبيرة في حياتنا وتدخل في مجالات كثيرة وتلعب دورًا مهمًا في الصناعات بمختلف أنواعها كالصِّناعات الغذائية صناعة المواد التنظيفية الدهانات الأصبغة صناعة الأدوية والعقاقير النسيج والملابس والأسلحة وغيرها. ولها تطبيقات أخرى في الطب والعلوم الأخرى.[14][15] ويطلق على الكيمياء تسمية العِلْمُ المَرْكَزِي[16] وذلك لدورهِ الجوهري في ربط العلوم الطبيعية ببعضها.
الكيمياء والمادة
وعلم الكيمياء هو أحد العلوم الطبيعية التي تشمل كلًّا من الفيزياء وعلوم الأرض وعلم الفلك وعلم الأحياء.[3][8] ويُعدُّ تاريخ صناعة الكيمياء ذا أثرًا بالغًا في مجال الكيمياء عمومًا. تدرس الفيزياء المادة أيضًا ولكنها تدرس كميَّات الفضاء والمادة والقوانين التي تحكمها والكيمياء فرع من العلوم الفيزيائية ولكنّها لا تتفرع عن الفيزياء.[17]
الحضارات الإنسانيَّة الأولى كالحضارة الصينية والمصريَّة والبابليَّة والهنديَّة نجحت في جمع معرفة عمليَّة بخصوص التعدين وصنع الفخار والأصبغة غير أنَّها لم تُطوِّر معرفة نظريَّة منظمة يُمكن اعتبارها علمًا. وكما ظهرت فرضيات الكيميائيَّة في بلاد الإغريق عندما ساد الاعتقاد عند بعض فلاسفة الإغريق أنَّ العالم يتكوَّن من أربعة عناصر أساسيَّة يُشكِّل تمازجها كل جسم معروف في الكون وطُرِحت هذه الفرضيَّة بصورتها النهائيَّة علي يد أرسطو الذي افترض أنَّ هذه العناصر هي النار والهواء والأرض والماء.[46] وفي بلاد الإغريق أيضًا ظهرت الفلسفة الذريَّة وترجع إلى القرن الخامس قبل الميلاد حيث افترض الفيلسوف الإغريقي ديموقريطس أن جميع المواد تتكون من دقائق متناهية في الصغر غير قابلة للتجزئة تسمى الذرات.[47][48] وعلى عكس النظريَّة الذريَّة في العلوم الحديثة فإنَّ مفهوم الذرَّة عند الإغريق كان فلسفيًا تمامًا ولم يستند على الملاحظة والتجريب العلمي.[49][50]
في العصر الهيلينستي ازدهرت الخيمياء وقد تداخلت الخيمياء مع السحر والشعوذة عند دراسة طبيعة المواد بهدف اكتشاف طريقة لتحويل المواد إلى ذهبٍ أو صنع إكسير الحياة الذي يمنح الخلود واكتُشِفت في هذه الفترة عمليَّة التقطير. واستمرَّ ازدهار الخيمياء في الإمبراطوريَّة البيزنطيَّة ومن أبرز الخيميائيين في هذه الفترة زوسيموس من بانوبوليس. وبعد سقوط الإمبراطورية الرومانية انتقل وتركز التطوير الكيميائي في الحضارة الإسلامية عند العرب والمسلمين وكانوا أول من اشتغل بالكيمياء كعلم له قواعده وقوانينه وذلك من القرن الأول للهجرة. وكان لهم دور كبير في تطور الكيمياء وازدهاره ازدهارًا كبيرًا حيث تحول الكيمياء من مجرد صنعة أو حرفة يختص بها المشعوذين وتبحث عن أشياء خرافية مثل إكسير الحياة وتحويل المعادن الرخيصة إلى ثمينة إلى علم متكامل قائم بذاته يقوم على التجربة العملية والمنهج العلمي.[51] وقد أسس المسلمون مفهوم تجريبية علم الكيمياء فقال جابر بن حيان:[52][53]
وعلم الكيمياء علم عربي الأساس والمنهج حيث وضع العلماء العرب المسلمين نظرية كيميائية ناضجة ومنهجًا علميًا قويمًا. ولقد تعمقوا في فهم هذا العلم وطوّروا المختبر الكيميائي وصنعوا له أدواته الخاصة ولا يزال بعضها بشكل أو بآخر مستخدماً إلى اليوم وعرَّفوا العمليات الكيميائية داخل المختبرات والعناصر الأساسية للمواد واجتهدوا في التطبيق. وكان أول من عمل واشتغل بالكيمياء من العرب والمسلمين خالد بن يزيد[54][55] وهو شقيق الخليفة الأموي معاوية بن يزيد بن معاوية بن أبي سفيان أما حاجي خليفة صاحب كتاب كشف الظنون فيقول عن خالد: إنه أول من تكلم في علم الكيمياء ووضع فيها الكتب... ونظر في كتب الفلاسفة من أهل الإسلام.[56][57] ولقد انصرف خالد بن يزيد انصرافًا تامًّا إلى دراسة العلوم بعامة وعلم الصنعة أو الكيمياء بخاصة وذلك بعد أن اختزلت الخلافةُ دونه فلم يجد منها عوضًا إلا أن يبلغ آخر هذه الصناعة.[58] وله في الكيمياء رسائل وله فيها شعر كثير كذلك وإذا لم يحقق خالد بن يزيد شيئًا في مجال الكيمياء فإنه وضع اللبنة الأولى على طريق البحث وعمل التجربة.[59] وممَّا يروى من شعره في الكيمياء وما ينبغي على الباحث أن يبذلَه من جهد في فك رموزها وتحصيل ثمراتها قولُه:
في العصور الحديثة استمر تطور علم الكيمياء بعد إسهامات المسلمين فيه وفي القرن السابع عشر الميلادي[72] عندما قام بويل بأبحاث وقسم الأجسام إلى مواد أولية وهي: العناصر والمركبات والمخاليط وصاغ قانون الذي يعرف باسمه وضف فيه العلاقة بين ضغط الغاز وحجمه.[73] وتلته بعددها أبحاث بلاك ولافوازييه عن الاحتراق والتأكسد وقانون حفظ الكتلة[74][75][76] الذي أشار من قبل العالم المسلم الأندلسي أبو القاسم مسلمة بن أحمد المجريطي وذلك في كتابه رتبة الحكيم.[77] ومن ثم برستلي الذي اكتشف الأكسجين في الهواء[78] ثم كافنديش الذي اكتشف تكوين الماء[79] ومن ثم اقترح دالتون مقترحًا بالنظرية الذرية عن تكون المادة[80] بأنها تتكون من ذرات غير قابلة للانقسام تتشابه الذرات المكونة للعنصر في الحجم والكتلة والخواص الكيميائية وتختلف ذرات العنصر عن ذرات العناصر الأخرى.[81] تم تطويره بعد ذلك ليصبح جدولًا دوريًا للعناصر في الستينيات من القرن التاسع عشر عندما ابتكر العالم ديمتري منديلييف الجدول الدوري وقام مندليف بترتيب العناصر طبقًا لكتلتها الذرية. وفي نهاية القرن التاسع عشر اكتشف وليام رامزي الغازات النبيلة بالتعاون مع اللورد رايلي وبالتالي ملء الهيكل الأساسي للجدول الدوري.[82][83] وتعرَّف الكيمياء الحديثة بأنها: العلم الذي يدرس المادة والتغيرات التي تطرأ عليها[7] وتحديدًا تتم دراسة خواصها وبنيتها وتركيبها وسلوكها وتفاعلاتها وتداخلاتها التي تحدثها.[4][9][10]
وفي مطلع القرن العشرين اكتمل فهم الأسس النظرية للكيمياء بسبب سلسلة من الاكتشافات التي نجحت في استكشاف واكتشاف طبيعة البنية الداخلية للذرات. ففي عام 1897 اكتشف العالم طومسون الإلكترونات في الذرة[84] وفي عام 1911 وفي محاولة من العالم رذرفورد لإثبات صحة نظرية العالم طومسون بأن الذرة تتكون من إلكترونات سالبة الشحنة تتوسطها شحنة موجبة موزعةً بالتساوي قام العالم رذرفورد بتجربة تعرف باسم تجربة رقاقة الذهب[85] اكتشف من خلالها الهيكل الداخلي للذرة وتنبأ بوجود البروتونات في الذرة[85][86] وشرح أنواع مختلفة من النشاط الإشعاعي ونجح بتحويل طبيعة العنصر الأول بقذف النيتروجين بجسيمات ألفا. وفيما بعد عام 1926 م أظهرت أبحاث العالمين شرودينجر ودوبروكلي أن الإلكترونات تدور حول النواة بمدارات غير ثابتة تسمى السحابة الإلكترونية.[87][88]