Mühendislik, köprüler, tüneller, yollar, araçlar ve binalar dahil olmak üzere makineler, yapılar ve diğer öğeleri tasarlamak ve inşa etmek için bilimsel ilkelerin kullanılmasıdır. Mühendislik disiplini, her biri uygulamalı matematik, uygulamalı bilim ve uygulama türlerinin belirli alanlarına özel vurgu yapan, geniş bir yelpazede uzmanlaşmış mühendislik alanları’nı kapsar.
Kimya mühendisliği, kimya, matematik, fizik, biyoloji, mikrobiyoloji, biyokimya,ve ekonomi bilimlerini, ham maddelerin ya da kimyasalların daha kullanışlı ve değerli biçimlere dönüştürüldüğü proseslere uygulayan mühendislik dalıdır. Kimya mühendislerinin çalışma alanı nanoteknolojinin ve nanomalzemelerin laboratuvarda kullanımından, kimyasalları, ham maddeleri, canlı hücreleri, mikroorganizmaları ve enerjiyi kullanışlı ürünlere dönüştüren büyük ölçekli endüstriyel işlemlere kadar değişebilir.
Elektromanyetizma ve elektronikte, elektromotor kuvvet, elektriksel olmayan bir kaynak tarafından üretilen elektriksel eylemdir. Cihazlar (dönüştürücüler); piller ya da jeneratörler gibi diğer enerji türlerini elektrik enerjisine dönüştürerek bir emf sağlar. Bazen elektromotor kuvveti tanımlamak için su basıncına bir analoji kullanılır.
Kimyasal reaktiflik, bir reaksiyonun meydana gelme eğilimiyle ilişkilidir. Kimyasal tepkimelerin gerçekleşmesini belirleyen faktörler termodinamik düzeyinde incelenir. Termodinamik olarak bir reaksiyon eğer tepkimenin ürünleri reaktanlara kıyasla daha düşük serbest enerji düzeyinde ise gerçekleşir. Diğer taraftan Reaktiflik ise genel olarak bir maddenin kimyasal değişikliklere ya da kimyasal tepkimelere girme eğilimine denir. Elementlerin atomik yapısı ve elektronlarının dizilişi elementlerin ve oluşturdukları moleküllerin reaktifliğinde önemli rol oynar. Soygazların örneğin kimyasal olarak çok az reaktiflik gösterdiği belirtilir. Dolayısıyla kimyasal bileşik oluşturmaları zordur. Bu durum soygazların tam dolu olan en dış elektron kabuğundan dolayıdır.
Kimyasal denge, asit ve baz kimyası, elektron aktarımı tepkimesi ve entropi gibi konular kimyasal reaktifliğin temel kavramlarıdır.
Kimya mühendisi, kimya endüstrisinde hammaddeleri çeşitli ürünlere çevirme konusunda çalışan, tesis ve ekipmanların tasarımı ve işletimi ile uğraşan ve tüm bunları gerçekleştirirken kimya mühendisliği bilgilerini kullanan kişilerin mesleki unvanıdır. Kısaca, kimya mühendisi kimya mühendisliği ilkelerini ilgili uygulama alanlarında kullanan ve hayata geçiren kişidir. Bu alanlar şu şekilde sıralanabilir:
- Endüstride çeşitli kimyasal proseslere ait tesis ve makinelerinin tasarımı, üretimi ve işletimi.
- Gıda, içecek, kozmetik, temizlik malzemeleri ve ilaç gibi pek çok üründe kullanılan kimyasalların geliştirilmesi.
- Yakıt hücreleri, hidrojen enerjisi ve nanoteknoloji gibi pek çok yeni teknolojinin geliştirilmesi.
- Tamamen ya da kısmen kimya mühendisliğinden türemiş malzeme bilimi, polimer mühendisliği ve biyomedikal mühendisliği gibi alanlar.
Kimya mühendisliğinde maddelerin istenilen fiziksel ve kimyasal dönüşümü için ünitelerin seçimi ve sıralanmasına proses tasarımı adı verilir. Proses tasarımı kimya mühendisliğinin esasını oluşturan merkezidir. Bu alanın tüm unsurlarını bir araya getirdiğinden kimya mühendisliğinin zirvesi olarak düşünülebilir.
George Edward Davis (1850–1907), kimya mühendisliği disiplininin kurucusudur.
Organik kimyada sikloalkin, bir alkinin siklik analoğudur. Bir sikloalkin, bir veya daha fazla üçlü bağ içeren, kapalı bir karbon atomu halkasından oluşur. Sikloalkinlerin genel formülü CnH2n-4 tür. C–C≡C–C alkin biriminin doğrusal doğası nedeniyle, sikloalkinler yüksek oranda zorlanabilir. Yalnızca, halkadaki karbon atomlarının sayısı, bu geometriyi karşılamak için gerekli esnekliği sağlayacak kadar fazla olduğunda mevcut olabilir. Bu molekül sınıfının en küçük bileşenleri deneysel olarak gözlemlenemeyecek kadar çok zorlanma yaşayabilirken, büyük alkin içeren karbosikllerde zorlanma gözlenmez. Siklooktin (C8H12), izole edilebilen ve stabil bir bileşik olarak depolanabilen en küçük sikloalkin grubudur. Bununla birlikte, daha küçük sikloalkinler, diğer organik moleküller ile reaksiyonlar yoluyla veya geçiş metallerine kompleksleşme yoluyla üretilebilir ve hapsedilebilir.
Reaksiyon kinetiği olarak da bilinen kimyasal kinetik, kimyasal reaksiyonların hızlarını ve mekanizmalarını araştırmakla ilgilenen bir fiziksel kimya dalıdır. Bir sürecin gerçekleştiği yön ile ilgilenen ancak gerçekleşme hızları hakkında bir bilgi vermeyen termodinamik ile karıştırılmamalıdır. Kimyasal kinetik, deneysel koşulların kimyasal reaksiyonların hızı üzerine etkilerini, reaksiyon mekanizmaları ile geçiş hâllerinin verim bilgilerini ve kimyasal reaksiyonların karakteristiklerini tanımlayan matematiksel modellerin çıkarılmasını kapsayan bir bilim alanıdır.
Faz yüzey bilimi, katı - sıvı arayüzleri, katı - gaz arayüzleri, katı - vakum arayüzleri ve sıvı - gaz arayüzleri dahil olmak üzere iki fazın arayüzünde meydana gelen fiziksel ve kimyasal olayların incelenmesidir. Yüzey kimyası ve yüzey fiziği alanlarını içerir. İlgili bazı pratik uygulamalar yüzey mühendisliği olarak sınıflandırılmaktadır. Bilim heterojen kataliz, yarı iletken cihaz üretimi, yakıt hücreleri, kendi kendine monte edilen tek tabakalar ve yapıştırıcılar gibi kavramları kapsar. Faz yüzey bilimi arayüz ve kolloid bilimi ile yakından ilgilidir. Arayüzey kimyası ve fizik her ikisi için de ortak konulardır. Yöntemler farklı. Buna ek olarak, arayüz ve kolloid bilimleri, arayüzlerin özelliklerinden dolayı heterojen sistemlerde ortaya çıkan makroskopik olayları inceler.
2-metilpropan, i-bütan veya metilpropan olarak da bilinen izobütan, moleküler formülü HC(CH3)3 olan bir kimyasal bileşiktir. Bütan izomeridir. Üçüncül karbonlu en basit alkandır. İzobütan, petrokimya endüstrisinde, örneğin izooktan sentezinde öncü bir molekül olarak kullanılır.
Potasyum karbonat, K2CO3 formülüne sahip inorganik bileşiktir. Suda çözünen beyaz bir tuzdur. Nem çekerek sıvılaşan ve genellikle nemli veya ıslak bir katı olarak görülür. Potasyum karbonat esas olarak sabun ve cam üretiminde kullanılır.
Kimyasal tesisi, genellikle büyük ölçekte kimyasallar üreten bir endüstriyel proses tesisidir. Bir kimyasal tesisinin genel amacı, maddelerin kimyasal veya biyolojik dönüşümü ve birbirlerinden ayrılması yoluyla maddi zenginlik yaratmaktır. Kimyasal tesisleri üretim sürecinde özel ekipmanlar, üniteler ve teknolojiler kullanırlar. Polimer, ilaç, gıda, bazı içecek üretim tesisleri, enerji santralleri, petrol rafinerileri veya diğer rafineri çeşitleri, doğal gaz işleme ve biyokimya tesisleri, su ve atık su arıtım tesisleri, kirlilik kontrol ekipmanları gibi diğer tesis çeşitlerinin hepsi, akışkan sistemleri ve kimyasal reaktör sistemleri gibi kimyasal tesis teknolojilerine benzer teknolojiler kullanmaktadır. Bazı kaynaklar bir petrol rafinerisinin, bir ilaç veya bir polimer üreticisinin de bir kimyasal tesisi olarak kabul etmektedir.
Sir Alan Rushton Battersby, B12 vitamininin biyosentezindeki kimyasal reaksiyon ara ürünleri ve enzimlerin reaksiyon mekanizmalarını tanımlayan İngiliz organik kimyacıydı.
Kimyasal reaksiyon mühendisliği, kimya mühendisliği ve endüstriyel kimya alanında kullanılan kimyasal reaktörler ve tepkime kinetiği ile ilgilenen bir uzmanlık alanıdır. Tepkime kinetiği ve reaktör tasarımını birleştiren kimyasal reaksiyon mühendisliği, birçok endüstriyel kimyasalın üretimi için gerekli temel bir unsurdur. Kimyasal reaksiyon mühendisliği disiplininin günlük hayatta pek çok uygulama alanı bulunur. Kimyasal üretimi, ilaç üretimi ve atık arıtımı faaliyetlerinde reaksiyon mühendisliği kullanılır. Enzim kinetiği, farmakokinetik, ısı etkileri, ani reaksiyonlar ve tesis güvenliği gibi konularda da kimyasal reaksiyon mühendisliği disiplininden faydalanılır. Kimyasal reaksiyon mühendisliği ilk kez 1940'lar ve 1950'lerde hızla büyüyen kimya ve petrokimya sanayisinin ihtiyaçlarını karşılamak için ortaya çıkmış ve günümüze kadar plastiklerin, kimyasalların, ilaçların ve diğer pek çok maddenin üretim süreçlerinde kullanılan bir yöntem olmuştur.
Kimyasal reaktörler bir kimyasal reaksiyonun gerçekleştirildiği proses ekipmanlarıdır. Kimya mühendisliğinde proses tasarımı ve analizinde sık kullanılan klasik bir ünite prosesidir. Bir kimyasal reaktörün tasarımı, kimya mühendisliğinin birden fazla unsurunun kullanılmasını gerektirir. Reaktörler proseste ham maddelerin ürünlere dönüştüğü oldukça temel bir ekipman olduğundan proses tasarımı açısından büyük önem arz eder. Kimya mühendisleri bir reaksiyonun net bugünkü değerini en üst düzeye çıkarmak için reaktörler tasarlar. Tasarımcılar satın alma ve işletme maliyetini en düşük seviyelerde tutarken bir yandan da üretilen ürün miktarını en yüksek seviyede tutmak için reaksiyonun ürünler yönünde mümkün olan en yüksek verimle devamlılığını sağlarlar. Enerji girişi, enerji çıkışı, ham madde maliyetleri, işçilik vb. işletme giderlerine örnek olarak verilebilir. Isıtma, soğutma, basıncı artırmak için pompalama, sürtünmeden kaynaklı basınç düşüşü ve çöktürme gibi durumlar da enerji değişimlerine birer örnektir.
Retrosentetik analiz, organik sentezlerin planlanmasındaki problemleri çözmek için kullanılan bir tekniktir. Bu, reaktiflerle herhangi bir potansiyel reaktivite/etkileşimden bağımsız olarak bir hedef molekülün daha basit öncü yapılara dönüştürülmesiyle elde edilir. Her bir öncü malzeme aynı yöntem kullanılarak incelenir. Bu prosedür, basit veya ticari olarak temin edilebilen yapılara ulaşılıncaya kadar tekrar edilir. Bu daha basit/ticari olarak temin edilebilen bileşikler, hedef molekülün bir sentezini oluşturmak için kullanılabilir. Elias James Corey bu kavramı The Logic of Chemical Synthesis kitabında resmileştirdi.
Bu kimya zaman çizelgesi, maddenin bileşiminin ve etkileşimlerinin bilimsel çalışması olarak tanımlanan ve kimya olarak bilinen modern bilim hakkında insanlığın anlayışını önemli ölçüde değiştiren çalışmaları, keşifleri, fikirleri, icatları ve deneyleri listelemektedir.
Klor triflorür, formülü ClF3 olan interhalojen bir bileşiktir. Zehirli, aşındırıcı ve aşırı reaktiftir. Gaz hâlindeyken renksizken sıvı hâlindeyken solgun yeşilimsi sarı renktedir. Yarı iletken sanayiinde, nükleer yakıtların yeniden işlenmesinde, roket itici yakıtlarında ve diğer endüstriyel alanlarda kullanılır. Benzen, toluen, eter, alkol, asetik asit, hekzan gibi çözücüler ile reaksiyona girer. Karbon tetraklorürde çözünür ancak yüksek konsantrasyonlarda patlayıcı olabilir.
Süreç mühendisliği, insanların hammaddeleri ve enerjiyi endüstriyel düzeyde toplum için yararlı ürünlere dönüştürmesini sağlayan temel ilkelerin ve doğa kanunlarının anlaşılması ve uygulanmasıdır. Süreç mühendisleri, basınç, sıcaklık ve derişim gradyanları gibi doğadaki itici güçlerden ve kütlenin korunumu yasasından yararlanarak, istenilen kimyasal ürünleri büyük miktarlarda sentezlemek ve saflaştırmak için yöntemler geliştirebilirler. Süreç mühendisliği, kimyasal, fiziksel ve biyolojik süreçlerin tasarımı, işletimi, kontrolü, optimizasyonu ve yoğunlaştırılmasına odaklanır. Süreç mühendisliği, tarım, otomotiv, biyoteknik, kimya, gıda, malzeme geliştirme, madencilik, nükleer, petrokimya, ilaç ve yazılım geliştirme gibi çok çeşitli endüstrileri kapsamaktadır. Sistematik bilgisayar tabanlı yöntemlerin süreç mühendisliğine uygulanmasına "süreç sistemleri mühendisliği" adı verilir.
