شاخه های علم شیمی (شیمی فیزیک ۳)

شیمی کوانتوم:

شیمی کوانتومی ، دانش کاربرد مکانیک کوانتومی در مسایل مربوط به شیمی است. اثر شیمی کوانتومی ، در شاخه‌های وابسته به شیمی قابل لمس است.

کابرد شیمی کوانتوم در سایر شاخه های شیمی :

شیمی‌فیزیک دانان از شیمی‌کوانتوم (به همراه ترمودینامیک آماری) برای محاسبهی خواص ترمودینامیکی گازها، توضیح طیف‌های مولکولی و نیز بدست آوردن تجربی برخی از خواص مولکول (مانند طول و زاویه پیوندها، ممان دوقطبی، تفاوت انرژی در صورتبندی‌های متفاوت و…) استفاده می‌کنند.

شیمی‌آلی دانان از این علم به منظور تعیین پایداری مولکول‌ها، محاسبه حد واسط واکنش‌ها، تحقیق مکانیزم انجام واکنش‌ها، پیشبینی خواص آروماتیکی ترکیبات و توجیه طیف‌های NMR استفاده می‌کنند.

شیمی‌تجزیه‌دانان به طور گسترده از روش‌های طیف‌بینی استفاده می‌کنند. فرکانس‌ها موارد و شدت خطوط طیفی به سادگی می‌توانند با شیمی‌کوانتوم درک و توجیه شوند. استفاده دیگر برای آن‌ها توضیح مکانیزم واکنش‌های الکتروشیمیایی است.

اسپکتروسکوپی:

به طور خلاصه مطالعه ساختار مواد از طریق بررسی بر هم کنش موج الکترومغناطیسی و ماده. وسیله‌ای که طیف هر ماده را ثبت می‌کند طیف سنج یا اسپکترومتر نام دارد.

کاربرد:

اسپکتروم به طور ساده به معنای طیف است. دو نوع طیف داریم که عبارتند از طیف جذبی  (absorption spectrum) و طیف نشری . (emission spectrum)

کاربرد طیف جذبی در استنباط حضور اتم عناصر در سایر سیارات و اجرام کیهانی است که اندازه گیری مستقیم آن امکان پذیر نیست. ( این کار با بررسی طیف ثبت شده از تابش این سیارات امکان پذیر می شود.)

طیف نشری از نشر نور حاصل از بازگشت اتم ها از سطح برانگیخته به سطح پایدار بوجود می آید.

طیف نشری اثر انگشت عنصر است و برای هر اتم کاملا منحصر به فرد است این باعث می شود که اگر این طیف را داشته باشیم می توانیم به راحتی عنصر را شناسایی کنیم.

شیمی فضایی یا استریو شیمی:

بخشی از شیمی که به بررسی ساختار و جهت گیری اتم ها در ترکیبات و هم چنین جهت گیری فضایی مولکول ها می پردازد و تاثیر این ساختار و جهت گیری را در انجام واکنش موشکافی می کند.

کاربرد:

برای دانستن کاربرد های شیمی فضایی ابتدا می بایست با تعدادی از اصطلاحات شیمیایی همراه با تعاریف آن ها آشنا شویم.

ایزومرهایی که تصویر آینه‌ای یکدیگرند را انانتیومتر می گویند. دو اسید لاکتیک متفاوتی که مدلهای فضایی متفاوتی دارند و ایزومر فضایی هستند، انانتیومر هستند.  انانتیومرها خواص فیزکی مشابهی دارند، مگر از نظر جهت چرخاندن سطح نور قطبیده.

مولکولهایی که بر تصویر آیینه‌ای خود قابل انطباق نیستند، کایرال هستند. کایرالیته ، شرط لازم و کافی برای موجودیت انانتیومرهاست. مثل این است که بگوییم: ترکیبی که مولکولهایش کایرال هستند، می‌توانند بصورت انانتیومرها وجود داشته باشند. ترکیبی که مولکولهایش ناکایرال هستند (فاقد کایرالیته) ، نمی‌توانند بصورت انانتیومرها وجود داشته باشند.

مخلوطی از انانتیومرها به مقدار مساوی را مخلوط راسمیک می‌گویند. یک مخلوط راسمیک از نظر نوری غیرفعال است. هنگامی که دو انانتیومر باهم مخلوط می‌شوند، چرخش ایجاد شده توسط یک مولکول ، دقیقا با چرخش مخالف ایجاد شده توسط مولکول انانتیومر خود خنثی می‌شود.

کاربرد شیمی فضایی در علوم داروسازی و بیولوژیک مشخص می شود.

برای مثال در دهه ی ۵۰ میلادی دارویی به دلیل تاثیر نامطلوب یکی از انانتیومرها توسط مقامات مسول از مراکز عرضه دارو جمع آوری شد . این دارو یک ترکیب راسمیک بود که در آن دو انانتیومر وجود داشت. یکی از انانتیومر ها در درمان یک بیماری به کار می زفت حال آن که انانتیومر دیگر باعث ایجاد ناباروری می شد. پس شناخت ترکیبات کایرال و راسمیک و انانتیومر ها در علوم دارویی دارای اهمیت زیادی است که این ها همگی زیر مجموعه شیمی فضایی هستند. علاوه بر این در شیمی فضایی تلاش های فراوانی در راستای ساخت ترکیباتی تنها با حضور یکی از انانتیومر ها که خواص مطلوب را دارا است انجام می پذیرد که بازخورد این تلاش ها پیشرفت های بسیار در علوم دارویی است.