علاقة الرياضيات بالكيمياء
تلعب الرياضيات دوراً مهماً في معرفة الحسابات التي يتم استخدامها في شرح بعض المفاهيم والنظريات المهمة في الكيمياء، والتي تتضمن إنشاء نماذج كمية ونوعية لفهم العناصر والخصائص لمادة معينة متواجدة فيها وتحليلها من خلال استخدام الأدوات الرياضية حيث يتم التعبير عنها في النهاية بمصطلحات كيميائية.1
أمثلة على استخدامات الرياضيات في الكيمياء
يُمكن دراسة الأمثلة على النحو الآتي:
قياس المادة
عند القيام بقياس المواد يتم استخدام بعض الأدوات في ذلك؛ حيث تكون لهذه الأدوات أرقام ووحدات تعطي نتيجة للمادة المراد قياسها مثل: الميزان لقياس وزن المادة، وميزان الحرارة.2
مثلًا إيجاد الكثافة من خلال إيجاد الحجم والكتلة باستخدام بعض المفاهيم الرياضية؛ فهي بذلك تعطي نتيجة القياس بسبب استخدام الرياضيات في إيجاد علاقة بين العناصر التي لها تأثير بذلك واستخدامهم في الحساب.2
تحويل الوحدات
يتم استخدام التحويلات بين الوحدات المختلفة في الكيمياء حتى يستطيع الفرد اختيار الوحدة الملائمة والمتعارف عليها لدى محيطه، وتعد هذه الطريقة من الأساليب الرياضية المتبعة باستخدام الرياضيات لكونها تقوم بتكوين علاقة محددة تربط بين الوحدات المختلفة.2
فمثلاً عند استخدام تحويلات درجات الحرارة سواءً كانت وحدة الكلفن، أو الفهرينهايت، أو الدرجة المئوية فإنها بذلك تستخدم تعبير رياضي للربط بينهم.2
تصنيف الذرات
كما نعلم بأن الذرات هي جزء لا يتجزأ من الكيمياء حيث تحتوي على إلكترونات وبروتونات ونيوترونات والتي تختلف من ذرة إلى أخرى، كما أنها صنفت في الجدول الدوري بناءً على الخصائص المتواجدة فيها والتي تتشابه بين المجموعة الواحدة، قامت الرياضيات بلعب دور مهم في ذلك من خلال المساعدة في فهم هذه الخصائص.1
فمثلاً عندما تريدالذرات الوصول إلى حالة الاستقرار فيها فهي تحتاج أحياناً إلى فقد/كسب الإلكترونات بناءً على عددها في المدار الأخير بالذرة فهي بذلك تتحول إلى أيونات وتصبح لديها شحنة كهربائية والتي يتم التعبير عنها من خلال الرياضيات، بالإضافة إلى الخصائص الأخرى مثل الكتلة أو العناصر وخصائصها التي يتم التعبير عنها رياضياً عندما تتحول إلى جزيئات.1
أهم عناصر الرياضيات المستخدمة في الكيمياء
بسبب وجود علاقة بين الرياضيات والكيمياء والتي يتم استخدامها في فهم المصطلحات الكيميائية المختلفة والتعبير عنها؛ هذه بعض العناصر الرياضية المهمة التي يجب أن يتم معرفتها لاستخدامها بشكل مكرر في الكيمياء:3
- النسب
عادة ما يتم استخدامها في عمليات خلط المحاليل.
- الجبر والرسوم البيانية
يتم استخدامها بشكل عام في قوانين الكيمياء، وعند القيام بعمل المخططات التجريبية لمعدلات التفاعل.
- حسابات التفاضل والتكامل
تستخدم في توقع وقياس معدلات التفاعلات عندما يتم إجراء تجارب يمكن قياسها.
- الاحتمالات
عند القيام بالتجارب يتم الخروج بعدة نتائج؛ ولذلك يتم استخدام الاحتمالات للوصول إلى أفضل استنتاج من بين هذه النتائج.
- الوحدات المختلفة في القياس
لمعرفة القياسات التي يمكن استخدامها في ذلك.
- اللوغاريتم
عادة ما يتم استخدامها في فهم الرقم الهيدروجيني (PH) للعنصر الموجود.
المراجع
- ^ أ ب ت “Mathematics and Chemistry: Partners in Understanding Our World”, American mathematical society , Retrieved 5/2/2022. Edited.
- ^ أ ب ت ث Elizabeth Gordon, ” The Mathematics of Chemistry”, chemical libretexts, Retrieved 5/2/2022. Edited.
- Steve Hewson (2011), “Mathematical Issues for Chemists”, university of Cambridge , Retrieved 5/2/2022. Edited.
