Cabang Kimia

Kimia, studi tentang unit dasar materi, dibagi lagi menjadi cabang-cabang yang berhubungan dengan bidang khusus subjek. Apa saja cabang-cabang ilmu kimia yang berbeda? Baca terus untuk mengetahui cabang kimia.

5 Cabang kimia utama

1. Kimia Analisis
2. Biokimia
3. Kimia organik
4. Kimia anorganik
5. Kimia fisik

Meskipun ada banyak cabang kimia, lima utama adalah biokimia, fisika, organik, anorganik, dan kimia analitik. Sementara kimia fisik berkaitan dengan sifat fisik dan karakteristik zat kimia, biokimia melibatkan studi tentang proses kimia yang terjadi pada organisme hidup. Kimia organik dapat mencakup studi tentang sifat dan struktur yang terkait dengan senyawa berbasis karbon.

Subdisiplin kimia anorganik adalah studi tentang semua senyawa yang tidak berbasis karbon atau hidrokarbon. Seorang ahli kimia anorganik dapat mempelajari berbagai logam, garam, oksida, dan asam. Kimia analitik berkaitan dengan analisis konstituen kimia zat. Cabang ini dibagi menjadi dua sub-bidang analisis kuantitatif dan kualitatif.

Beberapa cabang ilmu kimia lainnya adalah geokimia, kimia lingkungan, elektrokimia, termokimia, dan kimia keadaan padat.

Kimia Analisis

Kimia analitik adalah cabang kimia yang terdiri dari analisis sampel berbagai zat untuk menentukan komposisi kimianya; serta studi tentang teknik menganalisis dan mempelajari data (chemometrics). Ada dua jenis utama analisis kimia:

Analisis kualitatif, yang bertujuan untuk menetapkan ada tidaknya suatu unsur atau senyawa kimia tertentu dalam sampel di atas kadar tertentu.
Analisis kuantitatif, yang bertujuan untuk mengukur jumlah atau proporsi yang tepat dari suatu unsur atau senyawa kimia tertentu dalam sampel. Ini adalah jenis analisis yang paling umum dalam kimia analitik modern.
Secara lebih lugas, dapat dikatakan bahwa Kimia Analitik adalah seni dan ilmu untuk menentukan apa itu materi dan seberapa banyak materi itu ada.

Dalam kimia analitik, perhatian khusus harus diberikan dalam pengumpulan dan perlakuan sampel, dan penggunaan alat statistik yang sesuai untuk mendapatkan presisi dan akurasi pengukuran maksimum.

Teknik fisika-kimia yang digunakan sangat bervariasi. Yang paling umum saat ini didasarkan pada spektroskopi. Ada juga teknik klasik seperti gravimetri dan volumetrik, teknik berdasarkan pengukuran listrik baik dari potensi (potensiometri), arus (amperometri) atau hubungan antara keduanya (voltametri).

Biokimia

Biokimia adalah ilmu yang mempelajari reaksi kimia dan interaksi yang dihasilkan dalam organisme hidup, termasuk studi dan struktur protein, karbohidrat, lipid, asam nukleat dan molekul lain yang ada dalam sel. Etimologi kata biokimia berasal dari bahasa Yunani , bios, ‘kehidupan’ dan kimia. Yang ini dari chimia Latin Rendah, dari bahasa Arab kīmiyã´, ‘batu filsuf, dan yang ini, mungkin dari campuran jus khimia Yunani’.

Kelangsungan hidup makhluk hidup tergantung pada kemampuan mereka untuk melakukan serangkaian reaksi kimia yang bertujuan untuk pertukaran materi dan energi dengan lingkungan dan pembuatan struktur vital mereka. Biokimia mempelajari, oleh karena itu, semua reaksi yang terjadi baik di dalam sel maupun di lingkungan internal organisme multiseluler. Bioreaksi ini pada dasarnya tidak berbeda dari reaksi khas kimia organik, meskipun mereka secara khusus dicirikan oleh fakta bahwa mereka semua berlangsung pada suhu yang relatif rendah (umumnya di bawah 45 ° C) berkat bantuan biokatalis, yang disebut enzim, dan karena fakta bahwa mereka berfungsi digabungkan satu sama lain dalam jaringan hubungan timbal balik yang sangat kompleks, yang merupakan metabolisme. Metabolisme terdiri dari reaksi degradasi (katabolisme), yang menyediakan materi dan energi yang diperlukan untuk organisme, dan reaksi biosintetik (anabolisme), yang menggunakan materi dan energi untuk konstruksi makromolekul dan struktur kompleks organisme lainnya. Biokimia adalah ilmu yang lahir dari konvergensi dan persilangan antara kimia organik dan fisiologi, dua ilmu yang sangat maju sepanjang abad ke-19, yang mengalami kemajuan yang sangat penting selama lima puluh tahun terakhir.

Karena semua bentuk kehidupan saat ini diturunkan dari nenek moyang yang sama, mereka umumnya memiliki biokimia yang serupa. Apakah biokimia alternatif mungkin atau praktis tidak diketahui.

Bidang penelitian

Saat ini, biokimia memiliki empat jalur studi utama:

1. Biokimia struktural berfokus pada struktur senyawa dan agregat molekul yang semakin kompleks, untuk memahami mekanisme kerjanya dan mampu merancang obat spesifik untuk memodifikasi aksinya dalam kasus disfungsi.
2. Regulasi metabolisme bertujuan untuk mempelajari metabolisme secara global dan terintegrasi, regulasinya dan adaptasinya terhadap situasi fisiologis yang berbeda, menganalisis kontrol aktivitas enzim (terutama yang berkaitan dengan variasi aktivitas yang berkaitan dengan tingkat fosforilasi dan ekspresi enzim). gen yang mengkode enzim) dan mekanisme kerja hormon (endokrinologi molekuler).
3. Studi biokimia seluler, pada skala molekuler, proses berbeda yang memungkinkan kelangsungan hidup sel, yang sampai sekarang terbatas pada mekanisme memperoleh dan memanfaatkan materi dan energi dan saat ini meluas ke semua peristiwa seluler, seperti siklus pembelahan sel atau kematian sel.
4. Biokimia klinis melibatkan studi tentang basis molekuler yang mengarah pada situasi patologis.

*Hubungan dengan ilmu biologi “skala molekul” lainnya

Para peneliti di bidang biokimia menggunakan teknik khusus yang berasal dari biokimia, tetapi semakin menggabungkannya dengan teknik dan gagasan yang dikembangkan di bidang genetika, biologi molekuler, dan biofisika. Tidak ada garis yang jelas antara disiplin-disiplin ini. Biokimia mempelajari kimia yang diperlukan untuk aktivitas biologis molekul, biologi molekuler mempelajari aktivitas biologisnya, genetika mempelajari hereditasnya, yang kebetulan dibawa oleh genomnya. Ini ditunjukkan dalam skema berikut yang menggambarkan satu kemungkinan tampilan hubungan antar bidang:

Biokimia adalah studi tentang zat kimia dan proses vital yang terjadi pada organisme hidup. Ahli biokimia sangat fokus pada peran, fungsi, dan struktur biomolekul. Studi kimia di balik proses biologis dan sintesis molekul biologis aktif adalah aplikasi biokimia. Biokimia mempelajari kehidupan pada tingkat atom dan molekul.

Genetika adalah studi tentang pengaruh perbedaan genetik pada organisme. Ini sering dapat disimpulkan dengan tidak adanya komponen normal (misalnya satu gen). Studi tentang “mutan” – organisme yang tidak memiliki satu atau lebih komponen fungsional sehubungan dengan apa yang disebut “tipe liar” atau fenotipe normal. Interaksi genetik (epistasis) sering dapat mengacaukan interpretasi sederhana dari studi “KO” semacam itu.

Biologi molekuler adalah studi tentang dasar-dasar molekuler dari fenomena biologis, dengan fokus pada sintesis molekul, modifikasi, mekanisme dan interaksi. Dogma sentral biologi molekuler, di mana materi genetik ditranskripsi menjadi RNA dan kemudian diterjemahkan menjadi protein, meskipun terlalu disederhanakan, masih memberikan titik awal yang baik untuk memahami bidang ini. Konsep ini telah direvisi mengingat peran baru yang muncul untuk RNA.

Biologi kimia berupaya mengembangkan alat baru berdasarkan molekul kecil yang memungkinkan gangguan minimal pada sistem biologis sambil memberikan informasi terperinci tentang fungsinya. Selanjutnya, biologi kimia menggunakan sistem biologis untuk menciptakan hibrida non-alami antara biomolekul dan perangkat sintetis (misalnya kapsid virus kosong yang dapat memberikan terapi gen atau molekul obat).

Kimia organik

Kimia organik atau kimia karbon adalah subdisiplin dalam kimia yang berhubungan dengan studi ilmiah tentang struktur, sifat, komposisi, reaksi, dan persiapan (dengan sintesis organik atau dengan cara lain) senyawa berdasarkan karbon, hidrokarbon dan turunannya. Tujuan mendasar dari kimia organik juga adalah untuk menjelaskan struktur molekul (analisis struktural), studi tentang sifat-sifat khusus dan hubungan umum antara senyawa, mekanisme reaksi dan stereokimia.

Senyawa organik dapat mengandung unsur-unsur lain, termasuk hidrogen, nitrogen, oksigen, halogen (fluor, klorin, brom, yodium) serta boron, silikon, fosfor, belerang; lebih jarang, lithium, natrium, magnesium, tembaga, titanium, kalium, besi, kobalt, seng dan timbal. Kimia terakhir ini disebut organologam.

Senyawa organik secara struktural beragam. Kisaran aplikasi senyawa organik sangat besar. Mereka membentuk dasar (atau merupakan konstituen penting dari) banyak produk, termasuk plastik, obat-obatan, petrokimia, makanan, bahan peledak, dan cat. Mereka membentuk dasar dari semua proses kehidupan di Bumi (yang didasarkan pada karbon) dengan sedikit pengecualian.

Kimia anorganik

Kimia anorganik adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari perilaku senyawa anorganik, yaitu senyawa yang tidak mengandung karbon (berlawanan dengan senyawa organik yang mengandung karbon). Faktanya, perbedaan antara senyawa organik dan anorganik adalah difus dan cukup sewenang-wenang: di satu sisi, ada senyawa dengan karbon yang dianggap anorganik, seperti karbida , karbonat , grafit atau berlian ; di sisi lain, banyak senyawa yang pada dasarnya dibentuk oleh atom karbon juga mengandung logam transisi. Secara tradisional dipelajari oleh kimia anorganik, senyawa ini dipelajari oleh kimia organologam, sebuah disiplin yang tumpang tindih antara dua cabang.

Bidang studi dalam kimia anorganik adalah kimia organologam, kimia agregat dan kimia bioanorganik.

Kimia fisik

Kimia fisika adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari konsep kimia dari sudut pandang fisika. Studi tentang perilaku dan sifat sistem kimia dari perspektif fisika dapat didekati baik pada skala makroskopik maupun pada skala mikroskopis, dalam kasus terakhir pada tingkat molekuler.

Dalam jenis kimia ini, kami menggunakan berbagai metode yang digunakan oleh fisika untuk mempelajari struktur dan sifat materi. Dalam subdisiplin ini, subjek dipelajari berdasarkan prinsip-prinsip fisika yang mengatur perilaku atom, molekul, dan sistem kimia lainnya.

Fisika kimia merupakan cabang dimana terdapat kombinasi beberapa disiplin ilmu, seperti termodinamika, elektrokimia dan mekanika kuantum dimana fungsi matematika dapat merepresentasikan interpretasi pada tingkat molekuler dan pada tingkat atom. Perubahan suhu, tekanan, volume, panas, dan kerja dalam sistem padat, cair, dan/atau gas juga terkait dengan interpretasi interaksi molekuler ini.

Kimia fisik modern memiliki dasar yang kuat dalam fisika murni. Bidang yang sangat penting dalam hal ini termasuk termokimia (termodinamika kimia), kinetika kimia, kimia kuantum, mekanika statistik, elektrokimia, kimia keadaan cair, kimia koloid, kimia permukaan dan spektroskopi. Kimia fisik adalah bagian mendasar dari studi ilmu material.

Cabang Kimia lainnya

Astrokimia

Cabang ini mempelajari komposisi kimia benda-benda langit seperti bintang, planet, komet, serta materi antarbintang.
Ahli astrokimia menerapkan teknik astronomi radio dan spektroskopi untuk melakukan berbagai analisis materi antarbintang, galaksi, dan bintang.

Elektrokimia

Subdisiplin ini bertanggung jawab untuk mempelajari reaksi yang menghasilkan efek listrik, dalam kaitannya dengan reaksi kimia. Artinya, korelasi antara reaksi kimia ini dan transformasi energi kimia menjadi energi listrik dan sebaliknya.

Fotokimia

Jenis kimia ini bertanggung jawab untuk menganalisis kedua fenomena sebagai interaksi antara molekul dan atom, serta interaksinya dengan cahaya dan radiasi elektromagnetik.
Dalam kategori ini juga terdapat berbagai aplikasi seperti penciptaan zat yang menghasilkan penyerapan panjang gelombang elektromagnetik tertentu. Agar fenomena fotokimia terjadi, perlu untuk menerima energi cahaya dan reaksi kimia.

Geokimia

Ini adalah spesialisasi cabang-cabang alam, yang bertanggung jawab untuk mempelajari sifat-sifat kimia dari berbagai mineral di bumi. Ini didasarkan pada geologi dan kimia untuk mempelajari struktur dan aset komponen kimia yang ada di bumi.

Nanokimia

Kategori ini mencakup semua kegiatan yang berkaitan dengan nanosains dan nanoteknologi. Bidang-bidang ini memiliki kesamaan penggunaan alat kimia tradisional untuk pembuatan, pengembangan, dan studi objek berdimensi nanoskopik.
Disiplin ini bertanggung jawab untuk mempelajari karakteristik unik dari kumpulan molekul atau atom untuk diterapkan pada bidang yang memungkinkan seperti kedokteran.

Neurokimia

Ini pada dasarnya kimia cara kerja otak. Ini adalah cabang yang didasarkan pada studi tentang interaksi zat kimia di otak, seperti serotonin, melatonin, hormon dan neurotransmiter, serta obat-obatan psikotropika dan zat lain, dan efeknya pada otak.

Kimia industri

Di cabang ini, pengetahuan tentang bahan kimia diterapkan pada produksi bahan dan bahan kimia dengan dampak minimal terhadap lingkungan. Di area ini, proses yang digunakan di sektor industri untuk transformasi materi dipelajari.
Empat proses yang terlibat dalam kimia industri: perpindahan panas, perpindahan momentum, perpindahan massa dan perubahan kimia.

Kimia Farmasi

Jenis kimia ini bertanggung jawab atas penelitian dan produksi obat-obatan untuk memerangi kondisi medis-psikiatri. Subkategori ini termasuk dalam dua kategori lain: kimia terapan dan kimia industri.
Ini pada dasarnya mencakup studi, analisis, penelitian dan penyetelan senyawa organik dan anorganik, dalam hal ini untuk digunakan dalam bidang kedokteran.

Petrokimia

Ini adalah sub-cabang dari dua jenis kimia: organik dan industri. Ini adalah ilmu yang bertanggung jawab untuk mempelajari dan mengubah zat dari hidrokarbon seperti minyak dan gas alam, ini untuk mengubahnya menjadi bahan bakar dan bahan kimia lain yang berguna bagi manusia seperti plastik dan polimer.
Kimia jenis ini juga bertujuan untuk memberikan pengetahuan dan mekanisme untuk mengekstrak zat kimia dari bahan bakar fosil. Di sisi lain, cabang ini juga memungkinkan produksi produk seperti pestisida, herbisida dan pupuk, serta produksi aspal dan serat sintetis.

Kimia nuklir

Cabang ilmu kimia ini mempelajari perubahan-perubahan yang terjadi pada inti atom, baik secara alami maupun buatan. Tetapi juga bertanggung jawab untuk menganalisis reaksi kimia zat radioaktif seperti radon, uranium, radium, dan aktinida.
Untuk penerapan kimia nuklir, peralatan khusus harus digunakan, seperti halnya reaktor nuklir yang diketahui. Berkat jenis kimia inilah energi nuklir dapat dimanfaatkan di dunia, terlepas dari bahaya dan stigmatisasi yang ditimbulkan oleh berbagai tragedi yang terjadi.

Kimia polimer

Adalah ilmu multidisiplin yang berhubungan dengan sintesis kimia dan sifat kimia polimer. Menurut rekomendasi dari International Union of Pure and Applied Chemistry, polimer mengacu pada rantai individu molekul yang membentuk domain kimia. Polimer menggambarkan sebagian besar bahan dan termasuk dalam bidang fisika polimer sebagai disiplin fisik.

Kimia makromolekul atau kimia polimer adalah cabang ilmu kimia yang menggunakan makromolekul, yaitu molekul besar.

Kimia makromolekul berkaitan dengan:

• Reaksi polimerisasi;
• Modifikasi kimia makromolekul;
• Degradasi makromolekul.
• Fisika polimer dan kimia polimer adalah bagian dari ilmu polimer.

Sumber bacaan: PinterPandai, American Chemical Society, ThoughtCo, Leverage Edu, Science Notes and Projects, Socratic