З початку часів люди цікавилися складом, будовою і взаємодією всього, що їх оточує. Ці знання об'єднані в єдину науку – хімію. В статті розглянемо, що це таке, розділи хімії та необхідність її вивчення.
Що таке хімія і навіщо її вивчати?
Хімія є однією з декількох областей природознавства, наукою про речовинах. Вона займається вивченням:
будови і складу речовин; властивостей елементів навколишнього світу; перетворень речовин, які залежать від їх властивостей; зміни складу речовини в ході хімічної реакції; законів і закономірностей змін речовин. Хімія розглядає всі елементи з точки зору атомно-молекулярного складу. Вона тісно пов'язана з біологією та фізикою. Також існує безліч галузей науки, які є прикордонними, тобто вивчаються, наприклад, і хімією і фізикою. До таких належать: біохімія, квантова хімія, хімічна фізика, геохімія, фізична хімія та інші.
Основними розділами хімії в літературі вважаються:
Органічна хімія. Неорганічна хімія. Біохімія. Фізична хімія. Аналітична хімія. Органічна хімія
Хімію можна класифікувати за ознакою досліджуваних речовин на:
неорганічну; органічну. Першу область вивчення розглянемо у наступному пункті. Чому органічну хімію виділили в окремий розділ? Тому що вона займається дослідженням сполук вуглецю і речовин, до складу яких він входить. На сьогодні відомо близько 8 млн таких сполук. Вуглець може з'єднуватися з більшістю елементів, але найчастіше взаємодіє з:
киснем; вуглецем; азотом; сіркою; марганцем; калієм. Також елемент відрізняється здатністю утворювати довгі ланцюжки. Подібні зв'язки забезпечують різноманіття органічних сполук, які важливі для існування живого організму.
Цілі і методи, якими слід предмет органічної хімії:
виділення окремих індивідуальних і особливих речовин їх рослинних і живих організмів, а також з викопного сировини. очищення та синтез сполук речовин; визначення структури речовини в природі; вивчення протікання хімічної реакції, її механізми, особливості та результати; визначення взаємозв'язків і залежностей між структурою органічної речовини та її властивостями. Розділи органічної хімії включають:
Хімію полімерів, чи хімії високомолекулярних сполук. Галузь науки, яка займається вивченням хімічних і фізико-хімічних властивостей полімерів і вихідних реагентів, які застосовуються для їх отримання. Фармакологію. Розділ науки, який вивчає лікарські речовини та їх вплив на організм людини. Неорганічна хімія
Розділ неорганічної хімії займається вивченням складу, структури і взаємодій всіх речовин, що містять вуглець. На сьогодні налічується понад 400 тисяч неорганічних речовин. Завдяки саме цьому розділу науки забезпечується створення матеріалів для сучасної техніки. Дослідження і вивчення речовин неорганічної хімії ґрунтується на періодичному законі, а також періодичній системі Менделєєва Д. І Наука вивчає:
прості речовини метали і неметали); складні речовини (оксиди, солі, кислоти, нітрити, гідриди та інші). Завдання науки:
пошук і розробка способів для створення нових матеріалів, які будуть володіти необхідними властивостями; вивчення взаємозв'язку між будовою здатністю вступати в реакції з іншими елементами; розробка та удосконалення технологій по очищенню сумішей; пошук нових методів синтезу елементів. Фізична хімія
Фізична хімія є самим великим розділом хімії. Вона займається вивченням загальних законів будови, структури і перетворень речовин за допомогою методів фізики. Для цього застосовуються теоретичні та експериментальні з них.
Фізична хімія включає знання про:
будову молекул; хімічної термодинаміки; хімічної кінетики; каталізі. Розділи фізичної хімії наступні:
Електрохімія – дослідження процесів в провідниках. Фотохімія – вивчення хімічних перетворень під дією світла. Фізична хімія поверхневих явищ. Радіаційна хімія – вивчення процесів, викликаних дією іонізуючих випромінювань; Колоїдна хімія – вивчення систем і явищ, які виникають на межі розділу фаз. Квантова хімія – вивчення будови, властивостей, реакцій речовин на підставі квантової механіки. Кристаллохимия – наука про кристалічних структурах; Термохимия – розділ хімії, що вивчає термореакции, взаємозв'язку фізико-хімічних параметрів. Вчення про будову атома. Вчення про корозію (окисленні) металів. Хімічна кінетика – вивчення хімічних реакцій в залежності від зовнішніх умов. Вчення про розчини. Ядерна хімія – займається вивченням ядерних реакцій і процесів, що відбуваються в них. Звукохимия – вивчення ефектів, що виникають при впливі потужних акустичних хвиль. Аналітична хімія
Аналітична хімія - розділ хімії, який розвиває теоретичну базу хімічного аналізу. Наука займається розробкою методів ідентифікації, поділу, виявлення і визначення хімічних сполук і встановленням хімічного складу матеріалів.
Аналітичну хімію можна класифікувати в залежності від розв'язуваних завдань на:
Якісний аналіз – визначає, які речовини знаходяться в зразку, їх форму і сутність. Кількісний аналіз – визначає зміст (концентрацію) компонентів в досліджуваному зразку. Якщо потрібно проаналізувати невідому пробу, то спочатку застосовується якісний аналіз, а потім кількісний. Вони проводяться хімічними, інструментальними та біологічними методами.
Біохімія
Біохімія - розділ хімії, який вивчає хімічний склад живих клітин та організмів, а також базові хімічні процеси їх життєдіяльності. Наука є досить молодий і знаходиться на стику біології та хімії. Біохімія займається дослідженням таких сполук:
вуглеводи; ліпіди; білки; нуклеїнові кислоти. Розділи біохімії:
Статична біохімія – вивчає хімічний склад організмів та їх структуру молекул (білки, амінокислоти, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вітаміни та інші). Функціональна біохімія – вивчає основні хімічні реакції, що відбуваються при функціонуванні органів і систем організму. Динамічна біохімія вивчає хімічні реакції, що відбуваються при метаболізмі. Хімічна технологія
Хімічна технологія-це розділ хімії, який вивчає економічні та екологічно обгрунтовані методи переробки природних матеріалів для їх споживання і використання у виробництві. Наука підрозділяється на:
Органічну хімічну технологію, яка займається переробкою горючих копалин, отриманням синтетичних полімерів, ліків та інших речовин. Неорганічну хімічну технологію, яка займається переробкою мінеральної сировини (крім металевої руди), отриманням кислот, мінеральних добрив і лугів. У хімічній технології відбувається безліч процесів (періодичних або безперервних). Вони поділяються на основні групи:
гідромеханічні: хімічні; механічні; масообмінні; теплові. Цікаво знати хімію (факти)
Перебіг деяких хімічних процесів і властивості окремих речовин викликають незвичайний інтерес людей. Ось деякі з них:
Галій. Це цікавий матеріал, який має властивість плавитися при кімнатній температурі. По виду схожий на алюміній. Якщо ложку з галію опустити в рідину по температурі вище 28 градусів за Цельсієм, то вона розплавиться і втратить форму. Молібден. Цей матеріал був виявлений під час Першої світової війни. Дослідження його властивостей показали високу міцність речовини. Пізніше з нього була виготовлена легендарна гармата «Велика Берта». Її стовбур не деформувався від перегріву при стрільбі, що спростило використання знаряддя. Вода. Відомо, що вода в чистому вигляді H 2 O не зустрічається в природі. Завдяки своїм властивостям, вона вбирає все, що зустрічається на шляху. Тому істинно чисту рідину можна отримати тільки в лабораторії. Також відомо ще одне особливе властивість води – її реакція на зміну навколишнього світу. Дослідження показали, що вода з одного джерела при різних впливах (магнітному, при включеній музиці, поряд з людьми), змінює свою структуру. Меркаптан. Це поєднання солодкого, гіркого і кислого смаків, яке було виявлено після дослідження грейпфрута. Встановлено, що людина помічає цей смак при концентрації 002 нг/л. тобто достатньо на об'єм води в 100 тис. тонн додати 2 мг меркаптану. Можна сказати, що хімія – невід'ємна частина наукового знання людства. Вона цікава і багатогранна. Саме завдяки хімії люди мають можливість користуватися безліччю предметів сучасного навколишнього світу.
