Od zarania dziejów ludzie interesowali się kompozycją, strukturą i interakcją wszystkiego, co ich otacza. Ta wiedza jest połączona w jedną naukę - chemię. W artykule zastanowimy się, co to jest, działy chemii i potrzebę jej studiowania.
Czym jest chemia i po co się nią uczyć?
Chemia jest jedną z kilku dziedzin nauk przyrodniczych, nauką o substancjach. Ona studiuje:
- struktura i skład substancji;
- właściwości elementów świata;
- przemiany substancji w zależności od ich właściwości;
- zmiany w składzie substancji podczas reakcji chemicznej;
- prawa i wzorce zmian substancji.
Chemia uwzględnia wszystkie pierwiastki pod względem składu atomowego i molekularnego. Jest ściśle związany z biologią i fizyką. Istnieje również wiele dziedzin nauki, które są pograniczne, to znaczy są badane na przykład zarówno przez chemię, jak i fizykę. Należą do nich: biochemia, chemia kwantowa, fizyka chemiczna, geochemia, chemia fizyczna i inne.
Główne gałęzie chemii w literaturze to:
- Chemia organiczna.
- Nieorganicznechemia.
- Biochemia.
- Chemia fizyczna.
- Chemia analityczna.
Chemia organiczna
Chemia może być sklasyfikowana według badanych substancji na:
- nieorganiczne;
- organiczny.
Pierwszy obszar badań zostanie omówiony w następnym akapicie. Dlaczego chemia organiczna została wyodrębniona jako osobna sekcja? Ponieważ zajmuje się badaniem związków węgla i substancji, w których jest zawarty. Obecnie znanych jest około 8 milionów takich związków.
Węgiel może łączyć się z większością pierwiastków, ale najczęściej wchodzi w interakcje z:
- tlen;
- węgiel;
- azot;
- szary;
- mangan;
- potas.
Ponadto pierwiastek wyróżnia się zdolnością do tworzenia długich łańcuchów. Takie wiązania dostarczają różnorodnych związków organicznych, które są ważne dla istnienia żywego organizmu.
Cele i metody stosowane przez przedmiot chemii organicznej:
- izolacja indywidualnych i specjalnych substancji z organizmów roślinnych i żywych, a także z surowców kopalnych.
- oczyszczanie i synteza związków substancji;
- określenie struktury materii w przyrodzie;
- badanie przebiegu reakcji chemicznej, jej mechanizmów, cech i wyników;
- określanie relacji i zależności między strukturą materii organicznej a jej właściwościami.
Tematy chemii organicznej obejmują:
- Chemia polimerów, czyli chemia związków wielkocząsteczkowych. Dziedzina nauki, którazajmuje się badaniem właściwości chemicznych i fizykochemicznych polimerów oraz odczynników wyjściowych stosowanych do ich otrzymywania.
- Farmakologia. Dziedzina nauki zajmująca się badaniem substancji leczniczych i ich wpływu na organizm człowieka.
Chemia nieorganiczna
Sekcja chemii nieorganicznej zajmuje się badaniem składu, struktury i interakcji wszystkich substancji, które nie zawierają węgla. Obecnie istnieje ponad 400 tysięcy substancji nieorganicznych. Dzięki temu działowi nauki zapewnione jest tworzenie materiałów dla nowoczesnych technologii.
Badania i studia nad substancjami chemii nieorganicznej opierają się na prawie okresowym, a także na układzie okresowym D. I. Mendelejewa. Studia naukowe:
- substancje proste (metale i niemetale);
- substancje złożone (tlenki, sole, kwasy, azotyny, wodorki i inne).
Problemy nauki:
- poszukiwanie i opracowywanie sposobów tworzenia nowych materiałów, które będą miały niezbędne właściwości;
- badanie związku między strukturą zdolności do reagowania z innymi elementami;
- opracowanie i doskonalenie technologii oczyszczania mieszanin;
- szukaj nowych metod syntezy pierwiastków.
Chemia fizyczna
Chemia fizyczna to najbardziej rozbudowana gałąź chemii. Zajmuje się badaniem ogólnych praw struktury, struktury i przemian substancji metodami fizyki. W tym celu teoretyczne ieksperymentalne.
Chemia fizyczna obejmuje wiedzę na temat:
- struktura cząsteczek;
- termodynamika chemiczna;
- kinetyka chemiczna;
- kataliza.
Segmenty chemii fizycznej są następujące:
- Elektrochemia - badanie procesów zachodzących w przewodnikach.
- Fotochemia to nauka o przemianach chemicznych pod wpływem światła.
- Fizyczna chemia zjawisk powierzchniowych.
- Chemia radiacyjna - badanie procesów wywołanych działaniem promieniowania jonizującego;
- Chemia koloidów – badanie układów i zjawisk zachodzących na styku.
- Chemia kwantowa to badanie struktury, właściwości, reakcji substancji w oparciu o mechanikę kwantową.
- Krystallochemia - nauka o strukturach krystalicznych;
- Termochemia to gałąź chemii, która bada reakcje termiczne, związek parametrów fizykochemicznych.
- Doktryna budowy atomu.
- Nauka o korozji (utlenianiu) metali.
- Kinetyka chemiczna - badanie reakcji chemicznych w zależności od warunków zewnętrznych.
- Doktryna rozwiązań.
- Chemia jądrowa - zajmuje się badaniem reakcji jądrowych i procesów w nich zachodzących.
- Chemia dźwięku to nauka o efektach zachodzących po wystawieniu na działanie silnych fal akustycznych.
Chemia analityczna
Chemia analityczna to gałąź chemii, która rozwija teoretyczne podstawy analizy chemicznej. Nauka opracowuje metody identyfikacji, oddzielania, wykrywaniai oznaczanie związków chemicznych i oznaczanie składu chemicznego materiałów.
Chemia analityczna może być sklasyfikowana w zależności od zadań do rozwiązania na:
- Analiza jakościowa - określa jakie substancje znajdują się w próbce, ich formę i istotę.
- Analiza ilościowa - określa zawartość (stężenie) składników w próbce testowej.
Jeśli chcesz przeanalizować nieznaną próbkę, najpierw stosuje się analizę jakościową, a następnie ilościową. Wykonywane są metodami chemicznymi, instrumentalnymi i biologicznymi.
Biochemia
Biochemia to dział chemii, który bada skład chemiczny żywych komórek i organizmów, a także podstawowe procesy chemiczne ich życia. Nauka jest dość młoda i znajduje się na pograniczu biologii i chemii.
Biochemia zajmuje się badaniem takich związków:
- węglowodany;
- lipidy;
- białka;
- kwasy nukleinowe.
Sekcje biochemiczne:
- Biochemia statyczna - bada skład chemiczny organizmów i strukturę ich cząsteczek (białka, aminokwasy, kwasy nukleinowe, lipidy, witaminy i inne).
- Biochemia funkcjonalna - bada podstawowe reakcje chemiczne zachodzące podczas funkcjonowania narządów i układów organizmu.
- Biochemia dynamiczna bada reakcje chemiczne zachodzące podczas metabolizmu.
Technologia chemiczna
Chemicznetechnologia to gałąź chemii zajmująca się badaniem ekonomicznych i przyjaznych dla środowiska metod przetwarzania materiałów naturalnych w celu ich zużycia i wykorzystania w produkcji.
Nauka dzieli się na:
- Technologia chemii organicznej, która zajmuje się przetwarzaniem paliw kopalnych, produkcją polimerów syntetycznych, leków i innych substancji.
- Nieorganiczna technologia chemiczna, która zajmuje się przetwarzaniem surowców mineralnych (z wyjątkiem rudy metali), produkcją kwasów, nawozów mineralnych i zasad.
W inżynierii chemicznej istnieje wiele procesów (wsadowych lub ciągłych). Są one podzielone na główne grupy:
- hydromechaniczny:
- chemiczne;
- mechaniczny;
- przesył masowy;
- termiczne.
Interesujące poznanie chemii (fakty)
Przebieg niektórych procesów chemicznych i właściwości niektórych substancji są niezwykle interesujące dla ludzi.
Oto niektóre z nich:
- Gal. To ciekawy materiał, który ma tendencję do topienia się w temperaturze pokojowej. Wygląda jak aluminium. Jeśli łyżka galowa zostanie zanurzona w płynie o temperaturze powyżej 28 stopni Celsjusza, stopi się i straci swój kształt.
- Molibden. Materiał ten został odkryty podczas I wojny światowej. Badania jego właściwości wykazały wysoką wytrzymałość substancji. Później wykonano z niego legendarną armatę Big Bertha. Jej lufa nie uległa deformacji z powodu przegrzania podczas strzelania,co ułatwiło korzystanie z pistoletu.
- Woda. Wiadomo, że czysta woda H2O nie występuje w przyrodzie. Dzięki swoim właściwościom pochłania wszystko, co stanie mu na drodze. Dlatego naprawdę czystą ciecz można uzyskać tylko w laboratorium.
- Znana jest również jeszcze jedna szczególna właściwość wody - jej reakcja na zmiany w otaczającym świecie. Badania wykazały, że woda z jednego źródła pod różnymi wpływami (magnetycznymi, przy włączonej muzyce, obok ludzi) zmienia swoją strukturę.
- Merkaptan. Jest to połączenie słodkich, gorzkich i kwaśnych smaków, które odkryto po zbadaniu grejpfruta. Ustalono, że osoba odczuwa ten smak przy stężeniu 0,02 ng/l. Oznacza to, że wystarczy dodać 2 mg merkaptanu na objętość wody 100 tys. ton.
Można powiedzieć, że chemia jest integralną częścią naukowej wiedzy ludzkości. Jest ciekawa i wszechstronna. To dzięki chemii ludzie mają możliwość korzystania z wielu przedmiotów współczesnego świata.
