Az embereket az idők kezdete óta érdekli mindannak az összetétele, szerkezete és kölcsönhatása, ami körülveszi őket. Ez a tudás egyetlen tudományba - kémiába - egyesül. A cikkben megvizsgáljuk, mi ez, a kémia részeit és a tanulmányozás szükségességét.
Mi a kémia, és miért érdemes tanulni?
A kémia a természettudomány, az anyagok tudományának számos területe közül az egyik. Tanul:
- anyagok szerkezete és összetétele;
- a világ elemeinek tulajdonságai;
- anyagok átalakulásai, amelyek tulajdonságaiktól függenek;
- egy anyag összetételének változása kémiai reakció során;
- az anyagok változásának törvényei és mintái.
A kémia minden elemet figyelembe vesz az atomi és molekuláris összetétel szempontjából. Szorosan kapcsolódik a biológiához és a fizikához. A tudománynak számos olyan területe is van, amely határvonalon van, vagyis tanulmányozza például a kémia és a fizika egyaránt. Ezek közé tartozik: biokémia, kvantumkémia, kémiai fizika, geokémia, fizikai kémia és mások.
A kémia fő ágai a szakirodalomban:
- Szerves kémia.
- Szervetlenkémia.
- Biokémia.
- Fizikai kémia.
- Analitikai kémia.
Szerves kémia
A kémia a vizsgált anyagok szerint osztályozható:
- szervetlen;
- organic.
Az első vizsgálati területet a következő bekezdésben tárgyaljuk. Miért emelték ki a szerves kémiát külön szekcióként? Mivel szénvegyületek és anyagok tanulmányozásával foglalkozik, amelyekben szerepel. Ma körülbelül 8 millió ilyen vegyületet ismerünk.
A szén a legtöbb elemmel kombinálható, de leggyakrabban a következőkkel lép kölcsönhatásba:
- oxigén;
- szén;
- nitrogén;
- szürke;
- mangán;
- kálium.
Az elemet az is jellemzi, hogy képes hosszú láncokat alkotni. Az ilyen kötések számos szerves vegyületet biztosítanak, amelyek fontosak egy élő szervezet létezéséhez.
Célok és módszerek, amelyeket a szerves kémia tantárgy követ:
- egyedi egyedi és speciális anyagok izolálása növényi és élő szervezetekből, valamint fosszilis nyersanyagokból.
- anyagvegyületek tisztítása és szintézise;
- anyag szerkezetének meghatározása a természetben;
- egy kémiai reakció lefolyásának, mechanizmusainak, jellemzőinek és eredményeinek tanulmányozása;
- a szerves anyag szerkezete és tulajdonságai közötti összefüggések és függőségek meghatározása.
A szerves kémia témakörei a következők:
- A polimerek kémiája vagy a makromolekuláris vegyületek kémiája. A tudomány azon területea polimerek és az előállításukhoz használt kiindulási reagensek kémiai és fizikai-kémiai tulajdonságainak vizsgálatával foglalkozik.
- Farmakológia. A gyógyászati anyagokat és azok emberi szervezetre gyakorolt hatását vizsgáló tudományág.
Szervetlen kémia
A szervetlen kémia szekció minden szenet nem tartalmazó anyag összetételének, szerkezetének és kölcsönhatásainak vizsgálatával foglalkozik. Ma több mint 400 ezer szervetlen anyag van. A tudomány e szakaszának köszönhetően a modern technológia számára biztosított anyagok létrehozása.
A szervetlen kémia anyagainak kutatása és tanulmányozása a periodikus törvényen, valamint D. I. Mengyelejev periodikus rendszerén alapul. Tudományos tanulmányok:
- egyszerű anyagok (fémek és nemfémek);
- összetett anyagok (oxidok, sók, savak, nitritek, hidridek és mások).
A tudomány problémái:
- a szükséges tulajdonságokkal rendelkező új anyagok létrehozásának módjainak keresése és fejlesztése;
- a más elemekkel való reakcióképesség szerkezete közötti kapcsolat vizsgálata;
- keverékek tisztítására szolgáló technológiák fejlesztése és tökéletesítése;
- keressen új módszereket az elemek szintetizálására.
Fizikai kémia
A fizikai kémia a kémia legkiterjedtebb ága. Az anyagok szerkezetének, szerkezetének és átalakulásának általános törvényeinek tanulmányozásával foglalkozik a fizika módszereivel. Ehhez elméleti illkísérletiek.
A fizikai kémia a következők ismereteit tartalmazza:
- molekulák szerkezete;
- kémiai termodinamika;
- kémiai kinetika;
- katalízis.
A fizikai kémia részei a következők:
- Elektrokémia – a vezetőben zajló folyamatok tanulmányozása.
- A fotokémia a fény hatására bekövetkező kémiai átalakulások tanulmányozása.
- Felületi jelenségek fizikai kémiája.
- Sugárzás kémia - az ionizáló sugárzás hatására kiváltott folyamatok tanulmányozása;
- Kolloid kémia – a határfelületen előforduló rendszerek és jelenségek tanulmányozása.
- A kvantumkémia az anyagok szerkezetének, tulajdonságainak, reakcióinak tanulmányozása a kvantummechanika alapján.
- Kristallokémia – a kristályszerkezetek tudománya;
- A termokémia a kémia egyik ága, amely a hőreakciókat, a fizikai-kémiai paraméterek kapcsolatát vizsgálja.
- Az atom szerkezetének tana.
- Tanítás a fémek korróziójáról (oxidációjáról).
- Kémiai kinetika – a külső körülményektől függő kémiai reakciók tanulmányozása.
- A megoldások tana.
- Nukleáris kémia - a magreakciók és az azokban lejátszódó folyamatok tanulmányozásával foglalkozik.
- A hangkémia az erős akusztikus hullámok hatására fellépő hatások tanulmányozása.
Analitikai kémia
Az analitikai kémia a kémia egyik ága, amely a kémiai elemzés elméleti alapjait fejleszti. A tudomány módszereket fejleszt az azonosításra, elkülönítésre, kimutatásravalamint a kémiai vegyületek meghatározása és az anyagok kémiai összetételének meghatározása.
Az analitikai kémia a megoldandó feladatoktól függően a következő csoportokba sorolható:
- Kvalitatív elemzés - meghatározza, hogy milyen anyagok vannak a mintában, azok formája és lényege.
- Kvantitatív elemzés - meghatározza a vizsgált mintában lévő komponensek tartalmát (koncentrációját).
Ha egy ismeretlen mintát szeretne elemezni, akkor először a kvalitatív, majd a kvantitatív elemzést alkalmazza. Kémiai, műszeres és biológiai módszerekkel hajtják végre.
Biokémia
A biokémia a kémia egyik ága, amely az élő sejtek és szervezetek kémiai összetételét, valamint életük alapvető kémiai folyamatait vizsgálja. A tudomány meglehetősen fiatal, és a biológia és a kémia metszéspontjában áll.
A biokémia az alábbi vegyületek tanulmányozásával foglalkozik:
- szénhidrát;
- lipidek;
- fehérjék;
- nukleinsavak.
Biokémiai szekciók:
- Statikus biokémia – az élőlények kémiai összetételét és molekuláik (fehérjék, aminosavak, nukleinsavak, lipidek, vitaminok és mások) szerkezetét vizsgálja.
- Funkcionális biokémia - a test szerveinek és rendszereinek működése során fellépő alapvető kémiai reakciókat vizsgálja.
- A dinamikus biokémia az anyagcsere során fellépő kémiai reakciókat vizsgálja.
Vegyi technológia
VegyiA technológia a kémia egyik ága, amely a természetes anyagok gazdaságos és környezetkímélő feldolgozási módszereit tanulmányozza azok fogyasztása és gyártás során történő felhasználása céljából.
A tudomány a következőkre oszlik:
- Szerves kémiai technológia, amely fosszilis tüzelőanyagok feldolgozásával, szintetikus polimerek, gyógyszerek és egyéb anyagok előállításával foglalkozik.
- Szervetlen kémiai technológia, amely ásványi nyersanyagok feldolgozásával (kivéve fémérc), savak, ásványi műtrágyák és lúgok előállításával foglalkozik.
A vegyészmérnökségben számos folyamat létezik (szakaszos vagy folyamatos). Fő csoportokra vannak osztva:
- hidromechanikus:
- vegyi;
- mechanikus;
- tömeges átutalás;
- termikus.
Érdekes tudni a kémiát (tények)
Bizonyos kémiai folyamatok lefolyása és bizonyos anyagok tulajdonságai szokatlanul érdekesek az emberek számára.
Íme néhány közülük:
- Gallium. Ez egy érdekes anyag, amely szobahőmérsékleten hajlamos megolvadni. Alumíniumnak tűnik. Ha egy gallium kanalat 28 Celsius fok feletti hőmérsékletű folyadékba mártunk, az megolvad, és elveszíti alakját.
- Molibdén. Ezt az anyagot az első világháború alatt fedezték fel. Tulajdonságaira vonatkozó tanulmányok kimutatták az anyag nagy szilárdságát. Később elkészült belőle a legendás Big Bertha ágyú. A csöve nem deformálódott el a túlmelegedéstől tüzeléskor,ami megkönnyítette a fegyver használatát.
- Víz. Ismeretes, hogy a tiszta víz H2O a természetben nem fordul elő. Tulajdonságaiból adódóan mindent magába szív, ami az útjába kerül. Ezért valóban tiszta folyadékot csak laboratóriumban lehet előállítani.
- A víznek még egy különleges tulajdonsága ismert: reakciója a környező világ változásaira. Tanulmányok kimutatták, hogy az egy forrásból származó víz különböző hatások hatására (mágneses, bekapcsolt zenével, emberek mellett) megváltoztatja a szerkezetét.
- Merkaptán. Édes, keserű és savanyú ízek kombinációja, amelyet a grapefruit kutatása után fedeztek fel. Megállapítást nyert, hogy egy személy 0,02 ng / l koncentrációban észleli ezt az ízt. Vagyis 100 ezer tonna vízhez elegendő 2 mg merkaptánt hozzáadni.
Elmondható, hogy a kémia az emberiség tudományos ismereteinek szerves része. Érdekes és sokoldalú. A kémiának köszönhető, hogy az embereknek lehetőségük van a modern világ számos tárgyát használni.
