रसायन विज्ञान क्या है?

रसायन विज्ञान पदार्थ, उसके गुणों, कैसे और क्यों पदार्थों के संयोजन या अन्य पदार्थों को बनाने के लिए अलग-अलग है, और पदार्थ ऊर्जा के साथ कैसे संपर्क करते हैं, का अध्ययन है। बहुत से लोग रसायन विज्ञानियों को एक प्रयोगशाला में अजीब तरल पदार्थों को मिलाकर सफेद-लेपित वैज्ञानिक होने के बारे में सोचते हैं, लेकिन सच्चाई यह है कि हम सभी रसायनज्ञ हैं। बुनियादी रसायन विज्ञान की अवधारणाओं को समझना लगभग हर पेशे के लिए महत्वपूर्ण है। रसायन हमारे जीवन में हर चीज का हिस्सा है।

अस्तित्व की प्रत्येक सामग्री पदार्थ से बनी होती है - यहाँ तक कि हमारे अपने शरीर भी। हमारे भोजन और खाना पकाने से लेकर अपने घरों और शरीरों की सफाई करने तक और अंतरिक्ष यान लॉन्च करने तक, रसायन विज्ञान हर चीज में शामिल है। रसायन विज्ञान उन भौतिक विज्ञानों में से एक है जो हमारी दुनिया का वर्णन और व्याख्या करने में हमारी मदद करता है।

पाँच शाखाएँ

रसायन विज्ञान की पांच मुख्य शाखाएँ हैं, जिनमें से प्रत्येक में अध्ययन के कई क्षेत्र हैं।

विश्लेषणात्मक रसायनशास्त्र पदार्थों के भौतिक और रासायनिक गुणों की पहचान करने और मापने के लिए गुणात्मक और मात्रात्मक अवलोकन का उपयोग करता है। एक अर्थ में, सभी रसायन विज्ञान विश्लेषणात्मक है।

भौतिक रसायन भौतिकी के साथ रसायन शास्त्र को जोड़ती है। भौतिक रसायनज्ञ इस बात का अध्ययन करते हैं कि पदार्थ और ऊर्जा कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। थर्मोडायनामिक्स और क्वांटम यांत्रिकी भौतिक रसायन विज्ञान की दो महत्वपूर्ण शाखाएँ हैं।

और्गॆनिक रसायन विशेष रूप से यौगिकों का अध्ययन करता है जिसमें कार्बन तत्व होते हैं। कार्बन में कई अद्वितीय गुण हैं जो इसे जटिल रासायनिक बंध और बहुत बड़े अणु बनाने की अनुमति देते हैं। कार्बनिक रसायन विज्ञान को "जीवन के रसायन विज्ञान" के रूप में जाना जाता है क्योंकि सभी अणु जो जीवित ऊतक बनाते हैं, उनके श्रृंगार के हिस्से के रूप में कार्बन होता है।

अकार्बनिक रसायन शास्त्र अध्ययन सामग्री जैसे कि धातु और गैसें जिनमें कार्बन नहीं है, उनके श्रृंगार का हिस्सा है।

जीव रसायन रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन है जो जीवित जीवों के भीतर होता है।

अध्ययन के क्षेत्र

इन व्यापक श्रेणियों के भीतर अध्ययन के अनगिनत क्षेत्र हैं, जिनमें से कई हमारे दैनिक जीवन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं। केमिस्ट कई उत्पादों में सुधार करते हैं, हमारे द्वारा खाए जाने वाले भोजन और उन कपड़ों से जिन्हें हम अपने घरों में बनाते हैं। रसायन विज्ञान हमारे पर्यावरण की रक्षा करने में मदद करता है और ऊर्जा के नए स्रोतों की खोज करता है।

भोजन का रसायन

खाद्य विज्ञान भोजन के तीन जैविक घटकों - कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और प्रोटीन से संबंधित है। कार्बोहाइड्रेट शर्करा और स्टार्च हैं, हमारी कोशिकाओं को कार्य करने के लिए आवश्यक रासायनिक ईंधन। लिपिड वसा और तेल होते हैं और कोशिका झिल्ली के आवश्यक अंग होते हैं और शरीर के भीतर अंगों को चिकनाई और कुशनिंग करते हैं। क्योंकि वसा में कार्बोहाइड्रेट या प्रोटीन की तुलना में प्रति ग्राम 2.25 गुना ऊर्जा होती है, कई लोग अधिक वजन से बचने के लिए अपने सेवन को सीमित करने की कोशिश करते हैं। प्रोटीन जटिल अणु होते हैं जो 100 से 500 या उससे अधिक अमीनो एसिड से बने होते हैं जिन्हें एक साथ जंजीर और हर कोशिका की संरचना और कार्य के लिए आवश्यक तीन आयामी आकार में बदल दिया जाता है। हमारे शरीर कुछ अमीनो एसिड को संश्लेषित कर सकते हैं; हालांकि, उनमें से आठ आवश्यक अमीनो एसिड हमारे भोजन के हिस्से के रूप में लिए जाने चाहिए। खाद्य वैज्ञानिक भोजन के अकार्बनिक घटकों जैसे इसकी पानी की सामग्री, खनिज, विटामिन और एंजाइम से भी चिंतित हैं।

फूड केमिस्ट हमारे भोजन की गुणवत्ता, सुरक्षा, भंडारण और स्वाद में सुधार करते हैं। नए उत्पाद विकसित करने या प्रसंस्करण में सुधार के लिए खाद्य रसायनज्ञ निजी उद्योग के लिए काम कर सकते हैं। वे खाद्य और औषधि प्रशासन जैसी सरकारी एजेंसियों के लिए भी काम कर सकते हैं ताकि खाद्य उत्पादों और संचालकों का निरीक्षण कर हमें प्रदूषण या हानिकारक प्रथाओं से बचाया जा सके। खाद्य रसायनज्ञ पोषण लेबल के लिए उपयोग की जाने वाली जानकारी की आपूर्ति करने के लिए या पैकेजिंग और भंडारण भोजन की सुरक्षा और गुणवत्ता को कैसे प्रभावित करते हैं, यह निर्धारित करने के लिए उत्पादों का परीक्षण करते हैं। स्वादवादी भोजन के स्वाद को बदलने के लिए रसायनों के साथ काम करते हैं। रसायनज्ञ संवेदी अपील को बेहतर बनाने के अन्य तरीकों पर भी काम कर सकते हैं, जैसे कि रंग, गंध या बनावट को बढ़ाना।

पर्यावरण रसायन शास्त्र

पर्यावरण रसायनज्ञ अध्ययन करते हैं कि रसायन प्राकृतिक पर्यावरण के साथ कैसे संपर्क करते हैं। पर्यावरण रसायन विज्ञान एक अंतःविषय अध्ययन है जिसमें विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान और पर्यावरण विज्ञान की समझ शामिल है। पर्यावरण रसायनज्ञों को पहले मिट्टी और पानी में प्राकृतिक प्रक्रियाओं में मौजूद रसायनों और रासायनिक प्रतिक्रियाओं को समझना चाहिए। नमूनाकरण और विश्लेषण तब निर्धारित कर सकता है कि मानव गतिविधियों ने पर्यावरण को दूषित किया है या इसे प्रभावित करने के लिए हानिकारक प्रतिक्रियाएं पैदा की हैं।

पानी की गुणवत्ता पर्यावरण रसायन विज्ञान का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है। "शुद्ध" पानी प्रकृति में मौजूद नहीं है; इसमें हमेशा कुछ खनिज या अन्य पदार्थ घुले रहते हैं। पानी की गुणवत्ता वाले रसायनविज्ञानी नदियों, झीलों और महासागरों के पानी का परीक्षण करते हैं जैसे कि भंग ऑक्सीजन, लवणता, मैलापन, निलंबित तलछट और पीएच। मानव उपभोग के लिए नियत पानी हानिकारक प्रदूषकों से मुक्त होना चाहिए और इसकी सुरक्षा बढ़ाने के लिए फ्लोराइड और क्लोरीन जैसे एडिटिव्स के साथ इलाज किया जा सकता है।

कृषि रसायन

कृषि रसायन उन पदार्थों और रासायनिक प्रतिक्रियाओं से संबंधित है जो फसलों और पशुधन के उत्पादन, संरक्षण और उपयोग से जुड़े हैं। यह एक उच्च अंतःविषय क्षेत्र है जो कई अन्य विज्ञानों के संबंधों पर निर्भर करता है। कृषि रसायनज्ञ कृषि विभाग, पर्यावरण संरक्षण एजेंसी, खाद्य और औषधि प्रशासन या निजी उद्योग के लिए काम कर सकते हैं। कृषि रसायनज्ञ बड़े पैमाने पर फसल उत्पादन के लिए आवश्यक उर्वरक, कीटनाशक और शाकनाशी विकसित करते हैं। उन्हें यह भी देखना होगा कि इन उत्पादों का उपयोग कैसे किया जाता है और पर्यावरण पर उनका क्या प्रभाव पड़ता है। मांस और डेयरी झुंड की उत्पादकता बढ़ाने के लिए पोषक तत्वों की खुराक विकसित की जाती है।

कृषि जैव प्रौद्योगिकी कई कृषि रसायनज्ञों के लिए तेजी से बढ़ने वाला फोकस है। खेतों में खरपतवारों को नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली शाकनाशियों के प्रति प्रतिरोधी होने के लिए आनुवंशिक रूप से हेरफेर करने वाली फसलों को आणविक स्तर पर पौधों और रसायनों दोनों की विस्तृत समझ की आवश्यकता होती है। बायोकेमिस्ट्स को ऐसी जेनेटिक्स, केमिस्ट्री और बिजनेस की समझ होनी चाहिए, जो ऐसी फसलों को विकसित करने में आसान हो जो ट्रांसपोर्टेशन में आसान हो या जिनकी शेल्फ लाइफ लंबी हो।

रासायनिक अभियांत्रिकी

रासायनिक इंजीनियर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को शामिल करने वाली नई सामग्रियों या प्रक्रियाओं का अनुसंधान और विकास करते हैं। रासायनिक इंजीनियरिंग तकनीकी समस्याओं को हल करने के लिए इंजीनियरिंग और अर्थशास्त्र अवधारणाओं के साथ रसायन विज्ञान में एक पृष्ठभूमि को जोड़ती है। केमिकल इंजीनियरिंग की नौकरियां दो मुख्य समूहों में आती हैं: औद्योगिक अनुप्रयोग और नए उत्पादों का विकास।

उद्योगों को अपने उत्पादों के निर्माण को आसान और अधिक लागत प्रभावी बनाने के लिए नए तरीकों को तैयार करने के लिए रासायनिक इंजीनियरों की आवश्यकता होती है। रासायनिक इंजीनियरों को प्रसंस्करण संयंत्रों के डिजाइन और संचालन में शामिल किया जाता है, खतरनाक सामग्रियों से निपटने के लिए सुरक्षा प्रक्रिया विकसित करते हैं, और हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले लगभग हर उत्पाद के निर्माण की निगरानी करते हैं। रासायनिक इंजीनियर फार्मास्युटिकल्स से ईंधन और कंप्यूटर घटकों तक हर क्षेत्र में नए उत्पादों और प्रक्रियाओं को विकसित करने के लिए काम करते हैं।

भू-रसायन शास्त्र

जियोकेमिस्ट पृथ्वी में पाए जाने वाले पदार्थों के बीच श्रृंगार और बातचीत का अध्ययन करने के लिए रसायन विज्ञान और भूविज्ञान को मिलाते हैं। अन्य प्रकार के रसायन विज्ञानियों की तुलना में भू-रसायनविदों को क्षेत्र अध्ययन में अधिक समय देना पड़ सकता है। अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण या पर्यावरण संरक्षण एजेंसी के लिए कई काम यह निर्धारित करने में करते हैं कि कैसे खनन संचालन और अपशिष्ट जल की गुणवत्ता और पर्यावरण को प्रभावित कर सकते हैं। वे नमूने एकत्र करने के लिए दूरदराज के परित्यक्त खानों की यात्रा कर सकते हैं और किसी न किसी क्षेत्र का मूल्यांकन कर सकते हैं, और फिर सिस्टम को कैसे दूषित कर रहे हैं, इसका मूल्यांकन करने के लिए इसके वाटरशेड के माध्यम से एक धारा का पालन करें। पेट्रोलियम भू-वैज्ञानिकों को तेल और गैस कंपनियों द्वारा नए ऊर्जा भंडार खोजने में मदद करने के लिए नियुक्त किया गया है। वे रासायनिक प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए पाइपलाइन और तेल रिसाव पर भी काम कर सकते हैं जो विस्फोट या फैल का कारण बन सकते हैं।

फोरेंसिक रसायन विज्ञान

फोरेंसिक केमिस्ट एक अपराध स्थल पर छोड़े गए भौतिक साक्ष्य को पकड़ने और उसका विश्लेषण करने में मदद करते हैं, जिसमें शामिल लोगों की पहचान निर्धारित करने के साथ-साथ अन्य महत्वपूर्ण सवालों के जवाब देने में मदद करते हैं कि अपराध कैसे और क्यों किया गया था। फोरेंसिक रसायनविज्ञानी विभिन्न प्रकार के विश्लेषण विधियों का उपयोग करते हैं, जैसे क्रोमैटोग्राफी, स्पेक्ट्रोमेट्री और स्पेक्ट्रोस्कोपी।

अमेरिकन सोसाइटी ऑफ मास स्पेक्ट्रोमेट्री के जर्नल में प्रदर्शित नए शोध में, लुइसियाना स्टेट यूनिवर्सिटी (एलएसयू) में रसायन विज्ञान विभाग के वैज्ञानिकों ने लेजर तकनीक को फोरेंसिक विज्ञान के क्षेत्र में लागू करने के लिए निर्धारित किया है।

उन्होंने एक ऐसी प्रणाली विकसित की है जो एक फिंगरप्रिंट की पहचान से ऊपर और बाहर जाती है। तकनीक लिप्स, प्रोटीन, आनुवांशिक सामग्री, या यहां तक ​​कि विस्फोटकों की मात्रा का पता लगाने सहित एक उंगली के भीतर निहित अणुओं को पकड़ सकती है, जिसका आगे विश्लेषण किया जा सकता है। नया उपकरण अनिवार्य रूप से अपराध के दृश्यों पर उंगलियों के रासायनिक संरचना की पहचान करने के रहस्य को बाहर निकालता है।

उपकरण एक लेजर को केंद्रित करता है - दर्पण और ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करके - एक सतह पर जिसमें एक वॉटरमार्क होता है। लेस्स कॉलेज ऑफ साइंस ब्लॉग के अनुसार, लेजर तब सतह पर किसी भी पानी या नमी को गर्म करता है, पानी में रासायनिक बंधों को खींचता और कंपन करता है। यह सभी केंद्रित ऊर्जा पानी को "विस्फोट" करने का कारण बनती है, इसे एक गैस में बदलना और डीएनए जैसे बायोमोलेक्यूल्स को अलग करना। इस प्रक्रिया को लेजर एब्लेशन कहा जाता है।

अगला एक छोटा वैक्यूम पंप सिस्टम पानी और अणुओं को एक छोटे फिल्टर में खींचता है जो किसी व्यक्ति की उंगली के पीछे छोड़ी गई सभी चीज़ों को पकड़ लेता है। फ़ॉरेंसिक वैज्ञानिक तब सामग्री को एक विश्लेषण उपकरण में डाल सकते हैं जैसे कि मास स्पेक्ट्रोमीटर या गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमीटर।

महत्वपूर्ण रूप से, यह लेजर पृथक्करण तकनीक झरझरा सतहों, जैसे कार्डबोर्ड (जिस पर पारंपरिक फोरेंसिक तरीके बहुत सफल नहीं हुए हैं) पर आसानी से उंगलियों के निशान को पकड़ सकते हैं।

अपनी नई तकनीक का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने ग्लास, प्लास्टिक, एल्यूमीनियम और कार्डबोर्ड सहित कई अलग-अलग सतह प्रकारों पर अंगुलियों को रखा। एलएसयू कॉलेज ऑफ साइंस ब्लॉग के अनुसार, इन उंगलियों के पानी को कैफीन, एंटीसेप्टिक क्रीम, कंडोम लुब्रिकेंट्स और टीएनटी के रूप में विविध पदार्थों के साथ दिया जाता था। प्रत्येक उंगलियों पर कब्जा करने के बाद, रसायनज्ञ द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करके इन पदार्थों की पहचान करने में सक्षम थे।

अतिरिक्त संसाधन