رشته دانشگاهی شیمی معدنی چیست؟ بازار کار و آینده شغلی آن

شیمی معدنی (Inorganic Chemistry) گرایشی از علم شیمی محسوب می شود که در مورد کانی ها، خواص و ویژگی های آنها مطالعه و بررسی می کند. در واقع شیمی معدنی به تحقیق درباره تمام موادی می پردازد که در دسته ترکیبات کربن قرار نداشته باشند (به استثنای دو گروه اکسید های کربن و کربن دی سولفید). در مقالات پیشین نشریه جهان شیمی فیزیک، درباره رشته های شیمی، شیمی محض، شیمی کاربردی، شیمی فیزیک، شیمی آلی، شیمی تجزیه و شیمی پلیمر مطالبی را مطرح کرده ایم. در این مقاله به معرفی گرایش شیمی معدنی در دانشگاه پرداخته می شود. لطفا با ما همراه باشید.

 

فهرست مطالب این مقاله

۱- مقدمه

۲- تفاوت بین شیمی آلی و شیمی معدنی در چیست ؟

۳- رشته شیمی معدنی در دانشگاه

۱-۳- کریستالوگرافی

۲-۳- نانو ذرات معدنی

۳-۳- کاتالیست های معدنی

۴-۳- آلی فلزی

۵-۳- بیوشیمی معدنی

۴- دوره های کارشناسی ارشد و دکتری شیمی معدنی

۱-۴- دوره کارشناسی ارشد گرایش شیمی معدنی

۲-۴- دوره دکتری گرایش شیمی معدنی

۵- گرایش معدنی برای چه کسانی مناسب است

۶- بازار کار و آینده شغلی فارغ التحصیلان رشته شیمی معدنی

 

مقدمه

همانطور که بیان شد، رشته شیمی معدنی به تحقیق و بررسی ترکیبات کانی یا همان مواد معدنی می پردازد. ترکیبات معدنی به دسته بزرگی از ترکیبات اشاره دارد که موادی طبیعی، متبلور، خالص، غیر آلی و جامد می باشند. این ترکیبات بیشتر در سنگ ‌های پوسته زمین یافت می‌ شوند. خواص فیزیکی و ترکیب شیمیایی آنها ثابت است و همچنین دارای فرمول شیمیایی و ساختمان اتمی مشخص می باشند. ترکیبات کانی بیشتر در صنایع مختلفی همچون ساعت ‌سازی، خمیر دندان ‌سازی و… کاربرد دارند.

به طور کلی مواد معدنی را می‌ توان به چهار دسته عناصر، ترکیبات یونی، ترکیبات مولکولی و جامدات شبکه ‌ای (یا پلیمر ها) تقسیم بندی نمود. عناصر شامل گروه های گازهای اتمی (مانند گاز آرگون)، گازهای مولکولی (مانند گاز اکسیژن)، جامدات مولکولی (مانند P_۴)، مولکول ها یا جامدات شبکه ‌ای ( مانند الماس)، فلزات جامد (مانند کبالت) و یا فلزات مایع (مانند جیوه) می باشند.

از جمله ترکیبات یونی می ‌توان به ترکیبات یونی ساده (مانند NaCl)، اکسید های یونی (مانند CaO)، کمپلکس ها (مانند ⁺Ni (H_۲O)_۶^۲) و هالید های دوتایی، کاربید ها، سولفید ها و مواد مشابه اشاره کرد. از طرفی، ترکیبات مولکولی می توانند به صورت ترکیبات دوتایی ساده (مانند PF_۳)، ترکیبات پیچیده فلز دار(مانند PtCl_۲ (PMe_۳)_۲) و ترکیبات آلی فلزی (مانند Ni (CO)_۴) مشاهده شوند. از نمونه ‌های پلیمر ها یا بسپار ها می توان به ابر رساناها اشاره کرد (مانند YBa_۲Cu_۳O_۷).

 

نکته

ساندرس در مورد اهمیت شیمی معدنی چنین گفته است که : بیشترین مباحث علم شیمی را، دانش اتم ها تشکیل داده است. از این رو تمام خواص مواد و ترکیبات آنها، وابسته به نوع اتم ها و روشی است که به وسیله آن، اتم ها به یکدیگر پیوند می دهند و در نتیجه مجموعه تشکیل می‌ شود. از طرفی دیگر، تمام تغییرات شیمیایی نیز از بازآرایی مجدد اتم ها در کنار هم می باشد. بنابراین، شیمی معدنی تنها بخشی از علم شیمی محسوب می شود که با توجه به آن می ‌توان به شکلی ویژه، مغایرت های موجود در میان همه انواع اتم ها را بررسی کرد.

 

تفاوت بین شیمی آلی و شیمی معدنی در چیست ؟

توجه داشته باشید که در شیمی آلی می ‌توانید در مورد مکانیسمی که واکنش آلی مورد نظر از طریق آن انجام شده است، بحث و بررسی کنید، در حالیکه برای بسیاری از واکنش های معدنی، درک دقیق مکانیسم آن واکنش غیر ممکن و یا حتی می توان گفت غیر ضروری می باشد. به طور کلی واکنش های معدنی را بر اساس نتیجه کلی آن توصیف می کنند. این واکنش ها را می توان به دسته های واکنش های اسید و باز (یا واکنش های خنثی شدن)، واکنش های افزایشی – حذفی، واکنش های اکسایش – کاهش (یا ردوکس)، واکنش های استخلافی، نوآرایی، حلال کافت، تبادلی، حلقه ‌ای شدن، کیلیت شدن، تراکمی و واکنش های هسته ‌ای تقسیم کرد.

لازم به ذکر است که مواد معدنی نسبت به مواد آلی وضعیت ساختاری بسیار پیچیده تری نیز دارند. زیرا در ترکیبات معدنی، اتم ها می توانند بیشتر از چهار پیوند با اتم مرکزی تشکیل دهند. از این رو، در مواد معدنی اینکه اتم ها با یکدیگر ۵، ۶، ۷، ۸ و حتی تعداد بیشتری پیوند تشکیل دهند، امری عادی و معمول می باشد. بنابراین تنوع شکل هندسی و ساختار در مواد معدنی خیلی بیشتر از مواد آلی خواهد بود.

 

رشته شیمی معدنی در دانشگاه

فارغ التحصیلان مقطع لیسانس رشته شیمی (محض و کاربردی)، می توانند در داخل و یا خارج از کشور در دو مقطع ارشد و دکتری شیمی معدنی به تحصیل خود ادامه دهند. پذیرش در این گرایش در دانشگاه های دولتی (روزانه و شبانه)، پیام نور، پردیس و دانشگاه آزاد انجام می گیرد. نحوه پذیرش در این گرایش به شکل قبولی در آزمون و همچنین به صورت بدون آزمون و صرفا با سوابق تحصیلی (استعداد درخشان) صورت می گیرد.

این رشته دانشگاهی بر روی ترکیبات غیر آلی که می توانند شامل تمام ترکیبات فلزی و یا غیر فلزی طبیعی و یا حتی سنتز شده‌ مصنوعی باشند تمرکز دارد. این بخش از شیمی در واقع شامل مطالعه، بررسی، تحلیل و تفسیر‌ ساختار، خواص و سنتز این دسته از ترکیبات محسوب می شود. به بیان دیگر می توان گفت که رشته شیمی معدنی اهميت فوق ‌العاده ای دارد. زیرا مطالعه و تعیین ساختار، خواص و واکنش پذیری ترکیبات معدنی و همچنین توسعه روش هایی جهت سنتز این ترکیبات از جمله وظایف یک شیمیست معدنی می باشد.

گرایش معدنی در مورد موضوعات زیادی مانند ساختمان اتمی، انواع پیوند های شیمیایی (مانند پیوند های کووالانسی، یونی، هیدروژنی و …)، بلور نگاری یا کریستالوگرافی، ترکیبات کوئوردیناسیون و نظریه ‌های مربوط به آن (مانند نظریه اوربیتال مولکولی و نظریه میدان بلور)، واکنش ‌های اسید و باز، تقارن مولکولی، سرامیک‌ ها و همچنین انواع بخش‌ های الکتروشیمی (مانند برق کافت، باطری، خوردگی، نیمه رسانایی و … ) مطالعه می کند. در واقع این گرایش دارای شاخه های متنوعی می باشند که به تعدادی از آن ها در ادامه اشاره می شود.

 

کریستالوگرافی

کریستالوگرافی در حقیقت علم آرایش اتم ها در جامدات می باشد. در این شاخه در وهله اول به بررسی جسم بلور یا کریستال (نحوه قرارگیری اتم ها، صفحات تشکیل دهنده بلور، میزان تراکم اتمی، پیوند های اتمی و یا یونی) می پردازند.

نانو ذرات معدنی

این نانو ذرات معدنی به انواع نانو ذرات فلزی، پليمری، سراميکی و نيمه ‌هادی تقسيم می ‌شوند. این نانو ذرات در زمينه ‌هاي مختلفی از جمله مواد كامپوزيت، كامپوزيت ‌های ساختاری، روكش ‌ها، كاتاليزور ها، بسته ‌بندی، مواد منفجره، افزودنی ‌های سوخت، باتری ها و پيل‌ های سوختی، روان‌كننده‌ ها، محافظت‌ كننده‌ ها، لوازم آرايشی، پزشكی و داروسازی کاربرد دارند.

کاتالیست های معدنی

کاتالیست های معدنی به دو دسته کاتالیست های همگن و کاتالیست های نا همگن تقسیم می شوند. همانطور که بیان شد در گرایش معدنی، کمپلکس های معدنی سنتز می شوند، در نتیجه فعالیت های کاتالیستی آنها تحقیق و بررسی می شود.

آلی فلزی

شیمی آلی فلزی به بررسی ترکیباتی می پردازد که حداقل یک پیوند کربن – فلز دارند. ترکیبات آلی فلزی را می توان در دو دسته مشتقات عناصر گروه اصلی و مشتقات عناصر واسطه بررسی نمود.

بیوشیمی معدنی

بیوشیمی معدنی به علمی گفته می شود که درباره ترکیبات و همچنین واکنش های شیمیایی در موجودات زنده بحث و مطالعه می‌ کند. سنتز پروتئین از ژن ها، مشخص کردن ساختمان سه بعدی پروتئین ها، مشخص کردن مکانیسم فعالیت مولکول های پروتئینی، مطالعه چرخه ‌های مرکزی متابولیسم و مکانیسم های تبدیل انرژی از جمله دستاورد های علم بیوشیمی می باشند. لازم به ذکر است که عناصر معدنی در تمامی این سیستم ها، نقش اساسی و کلیدی دارند، از این جهت مطالعه بر روی آنها بسیار مهم می باشد.

 

دوره های کارشناسی ارشد و دکتری شیمی معدنی

ضرورت و اهمیت تحصیلات تکمیلی رشته شیمی معدنی، تربیت و پرورش متخصصانی با تفکری خلاق و پویا برای فعالیت در موسسات آموزشی، پژوهشی و صنایع شیمیایی کشور می باشد. فارغ التحصیلان گرایش شیمی معدنی در بلور نگاری، کریستالوگرافی، ترکیبات کوئوردیناسیون، واکنش ‌های اسید و باز، سرامیک‌ ها و الکتروشیمی توانمند می باشند.

 

 

دوره کارشناسی ارشد رشته شیمی معدنی

دوره کارشناسی ارشد رشته شیمی معدنی همانند سایر گرایش های شیمی، ۴ نیم سال تحصیلی است. در موارد خاص و با تصویب شورای تحصیلات تکمیلی دانشکده، می تواند تا یک نیم سال بیشتر نیز افزایش یابد. این دوره به صورت آموزشی – پژوهشی می باشد. در واقع دانشجو با گذراندن دروس نظری و نئوری مربوط به گرایش، انتخــاب استـاد راهنما، انتخــاب موضوع پایان نامه و در نهایت دفاع از پایان نامه، این دوره را به اتمام خواهد رساند.

 

دروس دانشگاهی رشته شیمی معدنی در مقطع ارشد

• تعداد کل واحدهای دوره کارشناسی ارشد شیمی معدنی ۳۵ واحد.
• دروس الزامی مشترک با سایر گرایش های شیمی ۹ واحد است که عبارتند از شیمی معدنی پیشرفته، شیمی آلی پیشرفته، شیمی فیزیک پیشرفته و شیمی تجزیه پیشرفته.
• دروس الزامی تخصصی گرایش شیمی معدنی ۶ واحد است که عبارتند از سینتیک، ترمودینامیک و مکانیسم واکنش های معدنی، طیف سنجی در شیمی معدنی، شیمی فیزیک معدنی
• موضوع مخصوص گرایش (آماده سازی دانشجو برای اجرای برنامه های پژوهشی مربوط به پایان نامه) ۳ واحد.
• دروس انتخابی ۹ واحد. از جمله دروس تخصصی اختیاری مورد تدریس (به پیشنهاد استاد راهنما و تایید گروه آموزشی) در دوره ارشد شیمی معدنی می توان به مباحث نوین در شیمی معدنی، مقدمات و مباحث ویژه در نانوتکنولوژی، بیوشیمی معدنی، شیمی محاسباتی، کریستالوگرافی، شیمی آلی فلزی، شیمی حالت جامد، فتوشیمی، سنتز و شناسایی کمپلکسهای معدنی، کاربرد نظریه گروه ها در شیمی و کاربرد طیفسنجی در شیمی آلی اشاره کرد.
• سمينار ۱ واحد.
• پایان نامه ۶ واحد.

 

دوره دکتری رشته شیمی معدنی

فارغ التحصیلان دوره دکتری معدنی می توانند علاوه بر فعالیت در همه مراکز جذب فارغ التحصیلان دوره ارشد، در کارهای تحقیقاتی، پژوهشی، مدیریت واحد های تحقیق و توسعه شرکت ها و کارخانه های تولیدی و همچنین در تکمیل کادر هیات علمی دانشگاه ها نقش مهمی داشته باشند.

دوره دکتری رشته شیمی معدنی نیز ۸ نیم سال تحصیلی می باشد. این دوره تحصیلی در موارد خاص و با موافقت شورای تحصیلات تکمیلی – پژوهشی دانشکده، می تواند تا یک نیم سال بیشتر افزایش پیدا کند. افزایش بیش از این یک نیم سال مشمول مقررات دانشگاه می باشد. دوره دکتری نیز به صورت آموزشی – پژوهشی ارائه می شود.

 

دروس دانشگاهی رشته شیمی معدنی در مقطع دکتری

• تعداد کل واحدهای دوره دکتری ۳۶ واحد.
• دروس جبرانی در صورتی ارائه می شوند که دانشجوی دکتری این دروس را در دوره تحصیلی کارشناسی ارشد نگذرانده باشد. این دروس عبارتند از شیمی معدنی پیشرفته، سینتیک و ترمودینامیک واکنش های معدنی و طیف بینی معدنی.
• دروس الزامی تخصصی گرایش شیمی معدنی ۹ واحد است که عبارتند از ساختار و پیوند در ترکیبات معدنی، شیمی فلزات واسطه، کاتالیزگر های همگن و نا همگن و تعیین ساختار با پراش پرتو X.
• دروس انتخابی ۹ واحد. از جمله دروس تخصصی اختیاری مورد تدریس (به پیشنهاد استاد راهنما و تایید گروه آموزشی) در دوره دکتری شیمی معدنی می توان به مهندسی بلور، روش های طیف بینی کاتالیزگر ها، فوتوشیمی ترکیبات معدنی، الکتروشیمی ترکیبات معدنی، زیست شیمی معدنی، پلیمر های معدنی و مباحث پیشرفته در شیمی معدنی اشاره کرد.
• سمينار ۲ واحد.
• پایان نامه ۲۰ واحد.

 

گرایش معدنی برای چه کسانی مناسب است

دانشجویان گرایش شیمی معدنی قاعدتا بايد به علم شيمی به خصوص مواد معدنی، آزمایشگاه و کارهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی علاقه ‌داشته باشند. علاوه بر آن این اشخاص باید صبور، منظم، دقیق و با پشتکار زیاد باشند. این دانشجویان بهتر است که مسلط بر علوم شیمی و زبان انگلیسی باشند.

 

بازار کار و آینده شغلی فارغ التحصیلان رشته شیمی معدنی

از آنجاییکه موقعیت های شغلی گرایش شیمی معدنی متوسط است، این گرایش از محبوبیت کمتری میان داوطلبان کارشناسی ارشد شیمی برخوردار می باشد. بیشترین بازار کار رشته شیمی معدنی، در شهرهای بزرگ و صنعتی و در حقیقت در صنایع و معادن آنها می باشد. توجه داشته باشید که این رشته، جایگاه کاری مناسبی در آزمایشگاه ها، کارگاه ها و کارخانه های تهیه و ترخیص مواد معدنی دارد.

همانطور که بیان شد، فارغ التحصیلان رشته شیمی معدنی می توانند در مراكز علمی و پژوهشی به مطالعه و بررسی كاتالیزور ها، شیمی آلی – فلزی، مطالعه الکتروشیمیایی کمپلکس های معدنی، صنایع معدنی و نانو ذرات بپردازند. این افراد همچنین در صنایع مختلفی از جمله استخراج مواد شیمیایی از منابع معدنی، كارخانجات پتروشیمی، تولید انواع مواد شوینده ها، ضدعفونی كننده ها، پاك كننده ها و غیره مشغول شوند.

علاوه بر مشاغل معرفی شده، ریاست آزمایشگاه های تحقیقاتی، آزمایشگاه کنترل کیفی و نیز تدریس در دانشگاه ‌ها و مراکز علمی به عنوان هیات علمی، در گروه فرصت ‌های شغلی فارغ ‌التحصیل دکترای شیمی معدنی قرار می گیرد.