Wetenschap, en vooral scheikunde, behoort tot de meest gevreesde vakken onder studenten. Hun vrees is echter misplaatst, hun curriculum richt zich op de vijf ‘traditionele’ takken van de scheikunde.
Wat zijn de 5 scheikunde takken? Dat zijn: organische en anorganische chemie, biochemie, fysische chemie en analytische chemie. Dit overzicht, en de wetenschappelijke aspecten die de scheikunde taken behandelen, is de beste manier om deze wetenschap te bekijken.
| 🧄Tak van scheikunde | 🧪Waar het over gaat | 👨🔬Wat deze chemici doen | 👩🔬Banen in dit vakgebied |
|---|---|---|---|
| Organische chemie | Alle koolstofgebaseerde materie | Onderzoek Laboratoriumwerk | Chemische productie Farmaceutische industrie Landbouwsector |
| Biochemie | Het snijvlak tussen scheikunde (de studie van materie) en biologie (de studie van levensvormen) | Nieuwe ontdekkingen vaststellen/onderzoeken Productieprocessen verbeteren Levende organismen op cellulair niveau bestuderen | Forensische wetenschap Farmaceutische industrie Ziekten monitoren en onderzoeken |
| Anorganische chemie | Materialen die weinig tot geen koolstof bevatten | Onderzoeken, verbeteren en ontwikkelen van nieuwe chemische verbindingen | Farmaceutische industrie Chemische industrie Voedingsindustrie Technologiesector |
| Fysische chemie | Krachten die inwerken op chemische lichamen | Onderzoek doen om chemische processen te begrijpen | Industriële banen Academisch onderzoek |
| Analytische chemie | De praktijk van het scheiden, identificeren en kwantificeren van chemische materialen | Gespecialiseerde apparatuur gebruiken om chemische materie te identificeren en te sorteren | Bioanalyse Forensische wetenschap |
Organische chemie: de fundamentele wetenschap
Organische chemie bestudeert koolstofgebaseerde levensvormen. Koolstof is aanwezig in alle bekende levensvormen. Koolstof is een van de essentiële elementen in ons melkwegstelsel en in het hele universum. Het is dus geen wonder dat dit element zo wijdverbreid is.
Natuurlijk richten cursussen organische chemie zich niet op dier- en plantenstudies. Dat is een ander soort wetenschap. In plaats daarvan bestudeert deze tak van de scheikunde koolstofhoudende materie. We delen die in drie groepen in: koolwaterstoffen, halogeenkoolwaterstoffen en koolstofverbindingen.
Elke scheikundestudent kan je vertellen dat de rangschikking en het aantal atomen chemische materie bepalen. Sommigen vinden dat interessant, maar hoe deze atomen zich aan elkaar binden, en hoe ze reageren, maakt dit tot een fascinerende wetenschap.
Veelvoorkomende chemische mechanismen lopen in de honderden.
Middelbare scholieren zouden op de hoogte moeten zijn van de vijf meest voorkomende mechanismen. Universitaire scheikundestudenten zullen er veel meer bestuderen. Professionals in de industrie moeten elke chemische reactie (mechanisme) kunnen identificeren. Dit is inderdaad een vitaal onderdeel van het werk van organische chemici, vooral in deze sectoren:
- Farmaceutica
- Chemische productie
- Landbouwindustrie
- Voedselproductie
Organische chemie is een pijler van biochemische studies. Het vormt de basis van andere disciplines, zoals medische studies, technologie en milieukunde. Misschien zelfs het bestuderen van de kosmos.
Niet alleen bevinden wij ons in het universum, het universum bevindt zich ook in ons.
Neil deGrasse Tyson
Die beroemde natuurkundige herinnert eraan dat dezelfde elementen die het universum vormen, ook mensen en andere dieren, en planten vormgeven en aandrijven. Zijn naar men kan zeggen spirituele observatie onderstreept de diepe verbindingen tussen de wetenschappen. Wanneer je probeert organische chemie te begrijpen, waag je je aan een blik op de mysteries van het universum.
Biochemie: levende wezens begrijpen
Een stevige basis in organische chemie bereidt studenten voor op biochemische studies. Dit type scheikunde onderzoekt de chemische processen die in alle levende wezens plaatsvinden.
Biochemie bestudeert ook de functies en interacties van biologische moleculen. Brandstoffen, zoals eiwitten, vetten en suikers, hebben allemaal invloed op hoe biologische organismen functioneren. Biochemie onderzoekt deze processen, om de betekenis van het leven op cellulair niveau beter te begrijpen.
Veel soorten chemie vallen uiteen in drie hoofdgroepen. Organische chemie omvat koolwaterstoffen en halogeenkoolwaterstoffen; de drie groepen van biochemie zijn metabool, enzymatisch en structureel.
Metabool: de chemische reacties om het leven te onderhouden.
Enzymatisch: het onderzoeken van de eiwitten die die reacties aandrijven.
Structureel: de studie van structuren die cellen opbouwen en verfijnen.
Als biochemiestudent onderzoek je alle drie de groepen. Naarmate je je leerproces specialiseert, kun je echter een bepaalde groep kiezen om je studie aan te wijden. Op graduate-niveau en hoger zou je bijvoorbeeld kunnen solliciteren naar een programma Moleculaire en Celbiologie.
Biomedische onderzoeksprogramma’s zijn even populair, omdat ze de carrièrevooruitzichten verbreden. Ondanks deze grotere mogelijkheden vindt het meeste biochemische werk plaats in laboratoria. Mocht een leven van laboratoriumonderzoek je niet liggen, overweeg dan deze loopbanen:
Wildbioloog
- Voert tellingen en onderzoek uit
- Bestudeert ziekten bij wilde dieren
- Helpt bij natuurbehoud
Klinisch biochemicus
- Test patiëntmonsters
- Onderzoekt afwijkende testresultaten
- Helpt bij het voorkomen en behandelen van ziekte
Natuurwetenschappenleraar
- Leert kernbegrippen van de wetenschap
- Brengt wetenschappelijke principes bij
- Voert experimenten uit en houdt er toezicht op
Overheidsmedewerker
- Coördineert milieumaatregelen
- Levert input over wetenschappelijke kwesties
- Helpt de openbare veiligheid te handhaven
Op zichzelf zijn biologie en scheikunde complete wetenschappen. Het bestuderen van een van beide effent de weg naar een lonende carrière.
Maar het combineren van beide verruimt het bereik van beide vakgebieden, terwijl het een diepere dimensie toevoegt. Als je de bouwstenen van het leven wilt begrijpen, verken dan alles wat biochemiecursussen bieden. Zoals dit fragment laat zien, heeft dit type scheikunde veel te bieden.
Anorganische chemie: de overlap onthullen
Anorganische chemie, een ander onderdeel van scheikunde, bestudeert niet-koolstofgebaseerde chemische verbindingen, evenals het creëren van dergelijke verbindingen. Dat kunnen verven en pigmenten zijn, medicijnen, brandstofproducten en meststoffen.
Het is verkeerd om te zeggen dat organische chemie koolstofgebaseerde materie bestudeert, en anorganische chemie niet-koolstofgebaseerde materie. Voornamelijk omdat sommige anorganische materie koolstof bevat.
Een subdiscipline van de anorganische chemie die materialen bestudeert met chemische bindingen tussen een koolstofatoom en een metaal.
Sommige anorganische materie is in de natuur te vinden, met namen die je waarschijnlijk bekend voorkomen:
- Kwarts
- Mica
- Calcium
- IJzer
- Magnesium
- Kalium
- Natrium
- Fosfor
- Jodium
- Klei
- Slib
- Veldspaat
Andere worden doorgaans in laboratoria geformuleerd. Ze omvatten diverse medicijnen, schoonmaakmiddelen, koelmiddelen en andere veelgebruikte chemische verbindingen.
Studenten zullen geen gerichte studies anorganische chemie vinden tot op bachelor niveau. Toch zullen middelbare scholieren en bachelorstudenten aspecten van deze tak van de scheikunde aantreffen in hun algemene scheikundecursussen. Specifiek zullen zij het volgende onderzoeken:
Middelbare scholieren
- Alkali
- Metalen en Overgangsmetalen
- Halogenen
- Edelgassen
- Zuren, Basen en Zouten
- Zuren, Alkali en Titraties
- Metaalwinning en Toepassingen
- Atmosferische Gassen
Vwo leerlingen
- Periodiek Systeem
- Redox
- Metalen en Reacties
- Eigenschappen van Halogenen
- Complexe Ionen
- Ligand Substitutie
- Katalyse Kleurmeting
- Overgangselementen
Bachelorstudenten zullen dieper op deze onderwerpen ingaan, terwijl ze nieuwe concepten verkennen. Deze geleidelijke opbouw van aspecten van anorganische chemie bereidt leerlingen voor op hoger-niveau, gespecialiseerd curriculum in dit vakgebied.
Veel van onze huidige geopolitieke brandhaarden draaien om anorganische chemie.
Leerlingen op alle niveaus kunnen zich aangetrokken voelen tot dit type chemie, vooral als ze de carrièremogelijkheden kennen. Die omvatten mijnbouw en raffinage van zeldzame aardmetalen (mineralen), het ontwikkelen van groene technologieën en het helpen engineeren van geavanceerde computerchips.
Daaruit weten we dat de meest geavanceerde industrieën van vandaag draaien om anorganische materie. Dus kan het bestuderen van anorganische chemie je aan de voorhoede van de technologieën van morgen plaatsen.
Fysische chemie: het type chemie dat verklaart
Zelfs de meest elementaire scheikundestudent weet dat materie bestaat uit atomen die zich aan elkaar binden om moleculen te vormen. Fysische chemie verklaart de stabiliteit van die moleculen en hoe ze reageren onder verschillende omstandigheden.
Fysische chemie verklaart bijna alles wat ten grondslag ligt aan andere soorten chemie.
De truc om dit type chemie te begrijpen is je te richten op het label ‘fysica’. Warmte, beweging en evenwicht vallen allemaal onder de natuurkunde. Het zijn precies de concepten die de fysische chemie verkent, in relatie tot de fundamentele wetenschap.
Anorganische chemie heeft aanzienlijke overlap met haar fysische tegenhanger, vooral bij het bestuderen van het gedrag van anorganische materie. Denk eraan dat een groot deel van gecreëerde stoffen (verven en schoonmaakmiddelen) anorganisch is. Hoe zullen de chemicaliën reageren wanneer ze worden gemengd?
Meng nooit bleekmiddel met ammoniak!
Het mengen van natriumhypochloriet (bleekmiddel) met waterstofnitride (ammoniak) veroorzaakt een onmiddellijke en mogelijk giftige reactie. Deze twee anorganische verbindingen ondergaan, wanneer ze aan elkaar worden blootgesteld, een gewelddadige herschikking van atomen.
Deze handeling genereert warmte en veroorzaakt een faseverandering (van vloeistof naar chlooraminegas). In voldoende hoeveelheden kan dit mengsel zelfs exploderen.
Het is een veilige gok dat de eerste scheikundigen die dit mengsel probeerden, zich al snel bewust werden van de gevaren. Pas toen de fysische chemie een gevestigde wetenschap werd, wist iemand waarom het zo vluchtig was.
Fysische chemie studeren
Net als bij anorganische chemie zul je pas in de graduate-school fysische chemie studeren. Maar je raakt aspecten van deze tak van de scheikunde gedurende je hele scheikundeopleiding aan. In het bijzonder chemische reacties, beweging en thermodynamica.
Specialiseren in fysische chemie garandeert je een carrière in onderzoek. Je zou je bij een academisch onderzoeksteam kunnen aansluiten, of je plek vinden in een chemie-gerichte industrie. Zo’n industrie kan gericht zijn op het ontwikkelen van nieuwe stoffen en producten, of het verfijnen van bestaande.
Analytische chemie: materie categoriseren
Deze tak van de chemie doet precies wat de naam zegt. Ze analyseert materie en stoffen om de structuur en samenstelling ervan te catalogiseren. Analytische chemici houden zich niet bezig met reacties, of met het potentieel dat een chemische stof heeft voor industriële toepassingen.
Deze professionals gebruiken geavanceerde machines om chemische monsters te onderzoeken, te identificeren en te categoriseren. Als je ooit naar misdaad- of medische dramaseries hebt gekeken, ben je waarschijnlijk bekend met de namen van dergelijke apparatuur.
- Massaspectrometer: een machine die de massa-tot-ladingverhouding van ionen meet
- Elektronenmicroscoop: een krachtige microscoop die elektronenbundels als licht gebruikt
- Deeltjesgrootte-analysator: een machine om de grootte van deeltjes in een monster te bepalen
- Gaschromatograaf: scheidt en analyseert verbindingen die zonder ontleding kunnen verdampen
Natuurlijk werken niet alle analytische chemici in misdaadoplossing of geneeskunde. Dit type wetenschap is alomtegenwoordig in de industrie, en het houdt zich ook bezig met milieukwesties. Zo kan een analytisch chemicus lucht- en watermonsters testen om verontreinigingen te tellen en te lijstten.
Middelbare scholieren hebben meer blootstelling aan principes van analytische chemie dan aan sommige andere soorten chemie. Hun curriculum vereist dat ze kwalitatieve en kwantitatieve tests uitvoeren, evenals neerslagtesten, en hun resultaten vastleggen.
Vwo leerlingen zullen de klassieke tests herzien, voordat ze instrumentele analysemethoden proberen. Bachelorstudies brengen analytische chemie nog verder, ter voorbereiding op studies op master-niveau.
Analytische chemie zou een onmogelijke wetenschap zijn, als de fysische chemie er niet was. Terwijl de eerste zich richt op identificatie en kwantificering, levert de laatste de technieken die de reikwijdte van de analyse bepalen.
Het beheersen van de basis van analytische chemie is in verschillende opzichten eenvoudiger dan andere scheikunde takken van chemie. Bovendien maakt het feit dat dit een hands-on subdiscipline is analytische chemie boeiend, toegankelijk en herkenbaar.
Alle scheikundestudies beloven een zekere, bevredigende carrière. Dit soort kennis is altijd in trek, en die vraag groeit, in alle soorten chemische vakgebieden.
Vond je dit artikel leuk? Laat een beoordeling achter!
Laden...
