화학은 물질, 그 성질, 물질이 다른 물질을 형성하기 위해 결합하거나 분리되는 방법과 이유, 물질이 에너지와 상호 작용하는 방법에 대한 연구입니다. 많은 사람들이 화학자들을 실험실에서 이상한 액체를 섞는 백색 코팅 과학자라고 생각하지만 사실은 우리 모두 화학자입니다. 기본 화학 개념을 이해하는 것은 거의 모든 직업에 중요합니다. 화학은 우리 삶의 모든 것의 일부입니다.
존재하는 모든 물질은 심지어 우리 자신의 몸까지도 물질로 구성됩니다. 화학은 음식 재배 및 요리에서부터 집과 몸 청소, 우주 왕복선 발사에 이르기까지 모든 일에 관여합니다. 화학은 세상을 설명하고 설명하는 데 도움이되는 물리 과학 중 하나입니다.
다섯 가지
5 가지 주요 화학 부문이 있으며 각 화학 분야에는 많은 연구 분야가 있습니다.
분석 화학 질적 및 정량적 관찰을 사용하여 물질의 물리적 및 화학적 특성을 식별하고 측정합니다. 어떤 의미에서, 모든 화학은 분석적입니다.
물리 화학 화학과 물리를 결합합니다. 물리 화학자들은 물질과 에너지가 어떻게 상호 작용하는지 연구합니다. 열역학과 양자 역학은 물리 화학의 중요한 두 가지입니다.
유기 화학 구체적으로, 원소 탄소를 함유하는 화합물을 연구한다. 탄소는 복잡한 화학적 결합과 매우 큰 분자를 형성 할 수있는 많은 독특한 특성을 가지고 있습니다. 유기 화학은“생명의 화학”으로 알려져 있습니다. 왜냐하면 살아있는 조직을 구성하는 모든 분자가 메이크업의 일부로 탄소를 가지고 있기 때문입니다.
무기 화학 메이크업의 일부로 탄소가없는 금속 및 가스와 같은 재료를 연구합니다.
생화학 살아있는 유기체 내에서 일어나는 화학 과정에 대한 연구입니다.
연구 분야
이 광범위한 범주에는 수많은 연구 분야가 있으며,이 중 많은 분야가 일상 생활에 중요한 영향을 미칩니다. 화학자들은 우리가 먹는 음식과 옷에서 집을 짓는 재료에 이르기까지 많은 제품을 개선합니다. 화학은 환경을 보호하고 새로운 에너지 원을 찾는 데 도움이됩니다.
식품 화학
식품 과학은 음식의 세 가지 생물학적 성분 인 탄수화물, 지질 및 단백질을 다룹니다. 탄수화물은 당과 전분으로 세포가 기능하는 데 필요한 화학 연료입니다. 지질은 지방과 기름이며 세포막의 필수 부분이며 체내의 장기를 윤활하고 쿠션 처리합니다. 지방은 탄수화물이나 단백질보다 그램 당 2.25 배의 에너지를 가지고 있기 때문에 많은 사람들이 과체중이되지 않도록 섭취량을 제한하려고합니다. 단백질은 100 내지 500 개 이상의 아미노산으로 구성된 복잡한 분자로, 서로 연결되어 모든 세포의 구조와 기능에 필요한 3 차원 형태로 접 힙니다. 우리 몸은 일부 아미노산을 합성 할 수 있습니다. 그러나 필수 아미노산 인 8 개는 반드시 식품의 일부로 섭취해야합니다. 식품 과학자들은 또한 수분 함량, 미네랄, 비타민 및 효소와 같은 식품의 무기 성분에 관심이 있습니다.
식품 화학자들은 식품의 품질, 안전성, 보관 및 맛을 향상시킵니다. 식품 화학자들은 민간 산업에서 새로운 제품을 개발하거나 가공을 개선하기 위해 노력할 수 있습니다. 또한 식품의 약국 (Food and Drug Administration)과 같은 정부 기관이 식품 및 취급자를 검사하여 오염이나 유해한 행위로부터 우리를 보호 할 수도 있습니다. 식품 화학자는 영양 라벨에 사용되는 정보를 제공하거나 포장 및 보관이 식품의 안전 및 품질에 어떤 영향을 미치는지 결정하기 위해 제품을 테스트합니다. 향미료는 화학 물질과 함께 음식의 맛을 변화시킵니다. 화학자들은 색, 냄새 또는 질감 향상과 같은 감각적 호소력을 향상시키는 다른 방법을 연구 할 수도 있습니다.
환경 화학
환경 화학자들은 화학 물질이 자연 환경과 어떻게 상호 작용하는지 연구합니다. 환경 화학은 분석 화학과 환경 과학에 대한 이해를 포함하는 학제 간 연구입니다. 환경 화학자들은 먼저 토양의 물과 공기에서 자연 과정에 존재하는 화학 물질과 화학 반응을 이해해야합니다. 그런 다음 샘플링 및 분석을 통해 인간 활동이 환경을 오염 시켰거나 유해한 반응이 환경에 영향을 미쳤는지 확인할 수 있습니다.
수질은 환경 화학의 중요한 영역입니다. “순수한”물은 자연에 존재하지 않습니다. 그것은 항상 일부 미네랄이나 다른 물질이 용해되어 있습니다. 수질 화학자는 용존 산소, 염분, 탁도, 부유 퇴적물 및 pH와 같은 특성에 대해 강, 호수 및 해수를 테스트합니다. 사람이 섭취 할 수있는 물에는 유해한 오염 물질이 없어야하며 안전성을 높이기 위해 불소 및 염소와 같은 첨가제로 처리 될 수 있습니다.
농업 화학
농업 화학은 작물 및 가축의 생산, 보호 및 사용과 관련된 물질 및 화학 반응과 관련이 있습니다. 그것은 다른 많은 과학과의 연계에 의존하는 고도의 학제 간 분야입니다. 농업 화학자들은 농무부, 환경 보호국, 식품 의약 국 또는 민간 산업과 협력 할 수 있습니다. 농업 화학자들은 대규모 작물 생산에 필요한 비료, 살충제 및 제초제를 개발합니다. 또한 이러한 제품의 사용 방식과 환경에 미치는 영향을 모니터링해야합니다. 영양 보충제는 육류 및 유제품의 생산성을 높이기 위해 개발되었습니다.
농업 생명 공학은 많은 농업 화학자들에게 빠르게 성장하는 초점입니다. 현장에서 잡초를 방제하는 데 사용되는 제초제에 내성을 갖도록 작물을 유전자 조작하려면 분자 수준에서 식물과 화학 물질에 대한 자세한 이해가 필요합니다. 생화학 자들은 운반하기 쉬우거나 유통 기한이 긴 작물을 개발하기위한 유전학, 화학 및 비즈니스 요구를 이해해야합니다.
화학 공학
화학 엔지니어는 화학 반응과 관련된 새로운 재료 또는 프로세스를 연구하고 개발합니다. 화학 공학은 화학의 배경을 공학 및 경제 개념과 결합하여 기술 문제를 해결합니다. 화학 공학 작업은 산업 응용과 신제품 개발의 두 가지 주요 그룹으로 나뉩니다.
산업계에서는 화학 엔지니어가 제품 제조를보다 쉽고 비용 효율적으로 만들 수있는 새로운 방법을 고안해야합니다. 화학 엔지니어는 처리 공장의 설계 및 운영에 관여하고 위험한 물질을 취급하기위한 안전 절차를 개발하며 사용하는 거의 모든 제품의 제조를 감독합니다. 화학 엔지니어는 제약에서 연료 및 컴퓨터 구성 요소에 이르기까지 모든 분야에서 새로운 제품과 프로세스를 개발하기 위해 노력합니다.
지구 화학
지구 화학자들은 화학과 지질학을 결합하여 지구에서 발견되는 물질들 사이의 구성과 상호 작용을 연구합니다. 지구 화학자들은 다른 유형의 화학자들보다 현장 연구에 더 많은 시간을 할애 할 수 있습니다. 채굴 작업과 폐기물이 수질과 환경에 어떤 영향을 미치는지 결정하기 위해 미국 지질 조사국 또는 환경 보호국에서 많은 노력을 기울이고 있습니다. 그들은 멀리 떨어진 버려진 광산으로 이동하여 샘플을 수집하고 거친 현장 평가를 수행 한 다음 유역을 따라 하천을 따라 오염 물질이 시스템을 통해 어떻게 이동하는지 평가할 수 있습니다. 석유 및 가스 회사는 석유 지구 화학자를 고용하여 새로운 에너지 매장량을 찾는 데 도움을줍니다. 또한 폭발이나 유출을 일으킬 수있는 화학 반응을 방지하기 위해 파이프 라인과 석유 굴착 장치에서 작업 할 수도 있습니다.
법의학 화학
법의학 화학자들은 범죄 현장에 남겨진 물리적 증거를 포착하고 분석하여 관련 사람들의 신원을 파악하고 범죄가 어떻게 그리고 왜 수행되었는지에 관한 다른 중요한 질문에 답변 할 수 있도록 도와줍니다. 법의학 화학자는 크로마토 그래피, 분광법 및 분광법과 같은 다양한 분석 방법을 사용합니다.
루이지애나 주립 대학 (LSU)의 화학과 과학자들은 미국 질량 분석 협회 저널에 발표 된 새로운 연구에서 법의학 분야에 레이저 기술을 적용하기 시작했습니다.
그들은 지문 식별 이상의 시스템을 개발했습니다. 이 기술은 지질, 단백질, 유전 물질 또는 미량의 폭발물을 포함하여 핑거 마크 내에 포함 된 분자를 포획 할 수 있으며, 이는 추가로 분석 될 수 있습니다. 새로운 도구는 범죄 현장에서 지문의 화학적 성분을 식별하는 데있어 수수께끼를 제거합니다.
이 도구는 거울과 광섬유를 사용하여 지문을 포함한 표면에 레이저를 집중시킵니다. LSU 과학 대학 블로그에 따르면 레이저는 표면의 물이나 수분을 가열하여 물 속의 화학 결합을 일으키고 진동시킵니다. 이 모든 집중된 에너지는 물을“폭발”시켜 가스로 만들고 DNA와 같은 생체 분자를 분리시킵니다. 이 과정을 레이저 제거라고합니다.
다음으로 작은 진공 펌프 시스템은 물과 분자를 작은 필터로 끌어 당겨 사람의 손가락으로 남은 모든 것을 포착합니다. 법의학 과학자들은 내용물을 질량 분석계 또는 가스 크로마토 그래피 질량 분석계와 같은 분석 장치에 넣을 수 있습니다.
중요하게도,이 레이저 어블 레이션 기술은 판지와 같은 다공성 표면에 기존의 법 의학적 방법이 성공적이지 않은 지문을 쉽게 포착 할 수 있습니다.
새로운 기술을 테스트하기 위해 연구원들은 유리, 플라스틱, 알루미늄 및 골판지를 포함한 다양한 표면 유형에 지문을 표시했습니다. LSU 과학 대학 블로그에 따르면이 핑거 마크는 카페인, 방부제 크림, 콘돔 윤활제 및 TNT와 같은 다양한 물질로 묶여 있습니다. 각 핑거 마크 캡처 후 화학자들은 질량 분석법을 사용하여 이러한 물질을 식별 할 수있었습니다.
