化学とは、物質、その性質、物質が結合または分離して他の物質を形成する方法と理由、および物質とエネルギーとの相互作用の研究です。多くの人々は化学者を実験室で奇妙な液体を混ぜる白衣の科学者であると考えていますが、真実は私たち全員が化学者であることです。基本的な化学概念を理解することは、ほとんどすべての職業にとって重要です。化学は私たちの生活のすべての一部です。
私たち自身の体でさえ、存在するすべての物質は物質でできています。化学は、食品の栽培や調理から、家や体の掃除、スペースシャトルの打ち上げまで、私たちが行うすべてのことに関係しています。化学は、私たちの世界を説明し説明するのに役立つ物理科学の1つです。
五枝
化学には5つの主要な分野があり、それぞれに多くの研究分野があります。
分析化学 質的および量的観察を使用して、物質の物理的および化学的特性を識別および測定します。ある意味で、すべての化学は分析的です。
物理化学 化学と物理学を組み合わせています。物理化学者は、物質とエネルギーがどのように相互作用するかを研究します。熱力学と量子力学は、物理化学の重要な分野の2つです。
有機化学 特に炭素元素を含む化合物を研究しています。炭素は、複雑な化学結合と非常に大きな分子を形成することを可能にする多くのユニークな特性を持っています。有機化学は、生体組織を構成するすべての分子がその構成の一部として炭素を持っているため、「生命の化学」として知られています。
無機化学 構成の一部として炭素を含まない金属やガスなどの材料を研究しています。
生化学 生物内で発生する化学プロセスの研究です。
研究分野
これらの幅広いカテゴリーの中には無数の研究分野があり、その多くは私たちの日常生活に重要な影響を与えています。化学者は、私たちが食べる食べ物や着る服から、家を建てるのに使用する材料まで、多くの製品を改良しています。化学は私たちの環境を保護し、新しいエネルギー源を探すのに役立ちます。
食品化学
食品科学は、食品の3つの生物学的要素である炭水化物、脂質、タンパク質を扱います。炭水化物は糖とデンプンであり、細胞が機能するために必要な化学燃料です。脂質は脂肪と油であり、細胞膜の不可欠な部分であり、体内の臓器を滑らかにし、クッションを作ります。脂肪は炭水化物やタンパク質よりもグラムあたり2.25倍のエネルギーを持っているので、多くの人は太りすぎを避けるために摂取量を制限しようとします。タンパク質は、100から500以上のアミノ酸で構成された複雑な分子で、すべての細胞の構造と機能に必要な3次元形状に折りたたまれ、折りたたまれています。私たちの体はいくつかのアミノ酸を合成することができます。ただし、必須アミノ酸である8つは、食品の一部として摂取する必要があります。食品科学者は、水分、ミネラル、ビタミン、酵素などの食品の無機成分にも関心を持っています。
食品化学者は、私たちの食品の品質、安全性、保管、味を改善します。食品化学者は、民間業界で新製品の開発や加工の改善に取り組む場合があります。彼らはまた、食品医薬品局などの政府機関が食品や取り扱い業者を検査して、汚染や有害な慣行から私たちを保護するために働くこともあります。食品化学者は、栄養ラベルに使用される情報を提供するため、または包装と保管が食品の安全性と品質にどのように影響するかを決定するために製品をテストします。フレーバーリストは化学物質を使用して食品の味を変えます。化学者はまた、色、臭い、または質感を高めるなど、感覚的な魅力を改善する他の方法に取り組んでもよい。
環境化学
環境化学者は化学物質が自然環境とどのように相互作用するかを研究します。環境化学は、分析化学と環境科学の理解の両方を含む学際的な研究です。環境化学者はまず、土壌水と空気の自然過程に存在する化学物質と化学反応を理解する必要があります。次に、サンプリングと分析により、人間の活動が環境を汚染したか、または環境に影響を与える有害な反応を引き起こしたかどうかを判断できます。
水質は環境化学の重要な分野です。 「純粋な」水は自然界には存在しません。常にいくつかのミネラルや他の物質が溶解しています。水質化学者は、溶存酸素、塩分、濁度、浮遊堆積物、pHなどの特性について、川、湖、海の水をテストします。人間が消費する水は、有害な汚染物質を含んでいない必要があり、フッ化物や塩素などの添加剤で処理して安全性を高めることができます。
農業化学
農業化学は、作物や家畜の生産、保護、使用に関連する物質と化学反応に関係しています。それは他の多くの科学とのつながりに依存している非常に学際的な分野です。農業化学者は、農業省、環境保護庁、食品医薬品局、または民間企業と協力することができます。農業化学者は、大規模な作物生産に必要な肥料、殺虫剤、除草剤を開発しています。また、これらの製品の使用方法と環境への影響も監視する必要があります。栄養補助食品は、肉や乳製品の群れの生産性を高めるために開発されています。
農業バイオテクノロジーは、多くの農業化学者にとって急成長している焦点です。畑で雑草を防除するために使用される除草剤に耐性を持つように作物を遺伝子操作するには、分子レベルで植物と化学物質の両方を詳細に理解する必要があります。生化学者は、遺伝学、化学、およびビジネスニーズを理解して、輸送が容易な、または保存期間の長い作物を開発する必要があります。
化学工学
化学エンジニアは、化学反応を伴う新しい材料またはプロセスを研究および開発します。化学工学では、化学の背景と工学および経済学の概念を組み合わせて、技術的な問題を解決します。化学工学の仕事は2つの主要なグループに分類されます：工業用途と新製品の開発。
業界では、化学エンジニアが製品の製造をより簡単に、より費用効果の高いものにする新しい方法を考案する必要があります。化学エンジニアは、処理プラントの設計と運転、危険物を取り扱うための安全手順の開発、および使用するほぼすべての製品の製造の監督に携わっています。化学エンジニアは、医薬品から燃料、コンピュータコンポーネントまで、あらゆる分野で新しい製品とプロセスの開発に取り組んでいます。
地球化学
地球化学者は、化学と地質学を組み合わせて、地球で見つかった物質間の構成と相互作用を研究します。地球化学者は、他のタイプの化学者よりもフィールド調査に多くの時間を費やす可能性があります。多くの人々が、米国の地質調査所または環境保護庁に働きかけて、採鉱作業と廃棄物が水質と環境にどのように影響するかを決定しています。彼らは、遠隔地の廃坑に移動してサンプルを収集し、大まかなフィールド評価を行った後、流域を流れて汚染物質がシステムをどのように移動しているかを評価します。石油地球化学者は、石油およびガス会社によって雇用され、新しいエネルギー埋蔵量を見つけています。また、パイプラインや石油掘削装置で作業して、爆発や流出を引き起こす可能性のある化学反応を防止することもあります。
法医学
科学捜査官は、犯罪現場に残された物理的証拠を取り込んで分析し、関係者の身元を特定し、犯罪がどのように、なぜ行われたかに関する他の重要な質問に答えます。法医学者は、クロマトグラフィー、分光分析、分光法など、さまざまな分析方法を使用しています。
Journal of the American Society of Mass Spectrometryに掲載された新しい研究では、ルイジアナ州立大学（LSU）の化学科の科学者たちは、レーザー技術を科学捜査の分野に応用しようと試みました。
彼らは、指紋の識別を超えるシステムを開発しました。この手法は、脂質、タンパク質、遺伝物質、さらにはさらに分析できる微量の爆発物を含む、指の跡に含まれる分子を捕捉することができます。新しいツールは本質的に、犯罪現場での指紋の化学組成を特定することから謎を取り除きます。
このツールは、レーザーをミラーと光ファイバーを使用して、フィンガーマークを含む表面に焦点を合わせます。 LSUカレッジオブサイエンスブログによれば、レーザーは表面の水や湿気を加熱し、水中の化学結合を引き伸ばして振動させます。この集中したエネルギーのすべてが水を「爆発」させ、それをガスに変え、DNAなどの生体分子を分離します。このプロセスはレーザーアブレーションと呼ばれます。
次に、小さな真空ポンプシステムが水と分子を小さなフィルターに引き込み、人の指が残したものすべてを捕捉します。その後、法医学者は、質量分析計やガスクロマトグラフィー質量分析計などの分析装置に内容物を入れることができます。
重要なのは、このレーザーアブレーションテクニックは、段ボールなどの多孔性表面（従来の法医学的手法ではあまり成功していなかった）の指紋を簡単に捕捉できることです。
彼らの新しい技術をテストするために、研究者たちはガラス、プラスチック、アルミニウム、段ボールを含む多くの異なる表面タイプに指紋を付けました。 LSUカレッジオブサイエンスブログによれば、これらの指紋には、カフェイン、防腐剤クリーム、コンドーム潤滑剤、TNTなど、さまざまな物質が含まれていました。フィンガーマークをキャプチャするたびに、化学者は質量分析を使用してこれらの物質を識別できました。
