Ihmiset ovat aikojen alusta lähtien olleet kiinnostuneita kaiken heitä ympäröivän kokoonpanosta, rakenteesta ja vuorovaikutuksesta. Tämä tieto yhdistetään yhdeksi tieteeksi - kemiaksi. Artikkelissa pohditaan, mitä se on, kemian osia ja tarvetta tutkia sitä.
Mitä kemia on ja miksi sitä opiskellaan?
Kemia on yksi monista luonnontieteen aloista, ainetieteestä. Hän opiskelee:
- aineiden rakenne ja koostumus;
- maailman elementtien ominaisuudet;
- aineiden muunnoksia, jotka riippuvat niiden ominaisuuksista;
- aineen koostumuksen muutokset kemiallisen reaktion aikana;
- aineiden lait ja muutosmallit.
Kemia ottaa huomioon kaikki alkuaineet atomi- ja molekyylikoostumuksen kann alta. Se liittyy läheisesti biologiaan ja fysiikkaan. On myös monia tieteenaloja, jotka ovat rajalla eli niitä tutkitaan esimerkiksi sekä kemian että fysiikan kautta. Näitä ovat: biokemia, kvanttikemia, kemiallinen fysiikka, geokemia, fysikaalinen kemia ja muut.
Kemian pääalat kirjallisuudessa ovat:
- Orgaaninen kemia.
- Epäorgaaninenkemia.
- Biokemia.
- Fysikaalinen kemia.
- Analyyttinen kemia.
Orgaaninen kemia
Kemia voidaan luokitella tutkittujen aineiden mukaan:
- epäorgaaninen;
- luomu.
Ensimmäistä tutkimusaluetta tarkastellaan seuraavassa kappaleessa. Miksi orgaaninen kemia valittiin erilliseksi osaksi? Koska se tutkii hiiliyhdisteitä ja aineita, joihin se sisältyy. Nykyään tunnetaan noin 8 miljoonaa tällaista yhdistettä.
Hiili voi yhdistää useimpien elementtien kanssa, mutta se on vuorovaikutuksessa useimmiten seuraavien kanssa:
- happi;
- hiili;
- typpi;
- harmaa;
- mangaani;
- kalium.
Elementille erottuu myös kyky muodostaa pitkiä ketjuja. Tällaiset sidokset tarjoavat erilaisia orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat tärkeitä elävän organismin olemassaololle.
Tavoitteet ja menetelmät, joita seuraa orgaaninen kemia:
- yksittäisten yksittäisten ja erityisten aineiden eristäminen kasveista ja elävistä organismeista sekä fossiilisista raaka-aineista.
- aineyhdisteiden puhdistus ja synteesi;
- aineen rakenteen määrittäminen luonnossa;
- kemiallisen reaktion kulun, sen mekanismien, ominaisuuksien ja tulosten tutkiminen;
- orgaanisen aineen rakenteen ja sen ominaisuuksien välisten suhteiden ja riippuvuuksien määrittäminen.
Orgaanisen kemian aiheita ovat:
- Polymeerien kemia tai makromolekyyliyhdisteiden kemia. Tieteen ala, jokakäsittelee polymeerien kemiallisten ja fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien ja niiden valmistamiseen käytettyjen lähtöreagenssien tutkimusta.
- Farmakologia. Tieteenala, joka tutkii lääkeaineita ja niiden vaikutuksia ihmiskehoon.
Epäorgaaninen kemia
Epäorgaanisen kemian osa käsittelee kaikkien hiiltä sisältämättömien aineiden koostumuksen, rakenteen ja vuorovaikutusten tutkimusta. Nykyään epäorgaanisia aineita on yli 400 tuhatta. Tämän tieteen osan ansiosta nykyaikaisen teknologian materiaalien luominen on varmistettu.
Epäorgaanisen kemian aineiden tutkimus perustuu jaksolliseen lakiin sekä D. I. Mendelejevin jaksolliseen järjestelmään. Tiedeopinnot:
- yksinkertaiset aineet (metallit ja ei-metallit);
- monimutkaiset aineet (oksidit, suolat, hapot, nitriitit, hydridit ja muut).
Tieteen ongelmat:
- tapoja etsiä ja kehittää uusia materiaaleja, joilla on tarvittavat ominaisuudet;
- tutkimus muiden elementtien kanssa reagointikyvyn rakenteen välisestä suhteesta;
- seosten puhdistustekniikoiden kehittäminen ja parantaminen;
- etsi uusia menetelmiä elementtien syntetisoimiseksi.
Fysikaalinen kemia
Fysikaalinen kemia on kemian laajin ala. Hän tutkii aineiden rakenteen, rakenteen ja muunnosten yleisiä lakeja fysiikan menetelmin. Tätä varten teoreettiset jakokeelliset.
Fysikaaliseen kemiaan kuuluu tietoa:
- molekyylien rakenne;
- kemiallinen termodynamiikka;
- kemiallinen kinetiikka;
- katalyysi.
Fysikaalisen kemian osat ovat seuraavat:
- Sähkökemia - johtimien prosessien tutkimus.
- Fotokemia on valon vaikutuksesta tapahtuvien kemiallisten muutosten tutkimusta.
- Pintailmiöiden fysikaalinen kemia.
- Säteilykemia - ionisoivan säteilyn vaikutuksesta aiheutuvien prosessien tutkimus;
- Kolloidikemia - rajapinnassa esiintyvien järjestelmien ja ilmiöiden tutkimus.
- Kvanttikemia on aineiden rakenteen, ominaisuuksien ja reaktioiden tutkimusta kvanttimekaniikkaan perustuen.
- Crystallochemistry - tiede kiderakenteista;
- Termokemia on kemian haara, joka tutkii lämpöreaktioita, fysikaalis-kemiallisten parametrien suhdetta.
- Oppi atomin rakenteesta.
- Opetusta metallien korroosiosta (hapettumisesta).
- Kemiallinen kinetiikka - kemiallisten reaktioiden tutkimus ulkoisista olosuhteista riippuen.
- Oppi ratkaisuista.
- Ydinkemia - käsittelee ydinreaktioiden ja niissä tapahtuvien prosessien tutkimusta.
- Äänikemia tutkii vaikutuksia, jotka syntyvät, kun ne altistetaan voimakkaille akustisille aalloille.
Analyyttinen kemia
Analyyttinen kemia on kemian ala, joka kehittää kemiallisen analyysin teoreettista perustaa. Tiede kehittää menetelmiä tunnistamiseen, erottamiseen, havaitsemiseenja kemiallisten yhdisteiden määritys ja materiaalien kemiallisen koostumuksen määritys.
Analyyttinen kemia voidaan luokitella ratkaistavien tehtävien mukaan:
- Laadullinen analyysi - määrittää, mitä aineita näytteessä on, niiden muoto ja olemus.
- Kvantitatiivinen analyysi - määrittää aineosien sisällön (pitoisuuden) testinäytteessä.
Jos haluat analysoida tuntemattoman näytteen, käytetään ensin kvalitatiivista analyysiä ja sitten kvantitatiivista. Ne suoritetaan kemiallisilla, instrumentaalisilla ja biologisilla menetelmillä.
Biokemia
Biokemia on kemian ala, joka tutkii elävien solujen ja organismien kemiallista koostumusta sekä niiden elämän kemiallisia perusprosesseja. Tiede on melko nuori ja on biologian ja kemian risteyksessä.
Biokemia käsittelee tällaisten yhdisteiden tutkimusta:
- hiilihydraatit;
- lipidit;
- proteiinit;
- nukleiinihapot.
Biokemian osastot:
- Staattinen biokemia - tutkii organismien kemiallista koostumusta ja niiden molekyylien rakennetta (proteiinit, aminohapot, nukleiinihapot, lipidit, vitamiinit ja muut).
- Funktionaalinen biokemia - tutkii kemiallisia perusreaktioita, jotka tapahtuvat kehon elinten ja järjestelmien toiminnan aikana.
- Dynaaminen biokemia tutkii aineenvaihdunnan aikana tapahtuvia kemiallisia reaktioita.
Kemiallinen tekniikka
Kemiateknologia on kemian ala, joka tutkii taloudellisia ja ympäristöystävällisiä menetelmiä luonnonmateriaalien prosessoimiseksi niiden kulutukseen ja käyttöön tuotannossa.
Tiede jakautuu:
- Orgaaninen kemiallinen teknologia, joka käsittelee fossiilisten polttoaineiden käsittelyä, synteettisten polymeerien, lääkkeiden ja muiden aineiden tuotantoa.
- Epäorgaaninen kemian teknologia, joka harjoittaa mineraaliraaka-aineiden (paitsi metallimalmia) jalostusta, happojen, mineraalilannoitteiden ja alkalien tuotantoa.
Kemiantekniikassa on monia prosesseja (erä- tai jatkuvatoimisia). Ne on jaettu pääryhmiin:
- hydromekaaninen:
- kemiallinen;
- mekaaninen;
- massasiirto;
- lämpö.
Mielenkiintoista tietää kemia (faktoja)
Tiettyjen kemiallisten prosessien kulku ja tiettyjen aineiden ominaisuudet kiinnostavat ihmisiä epätavallisesti.
Tässä on joitain niistä:
- Gallium. Tämä on mielenkiintoinen materiaali, joka sulaa huoneenlämmössä. Näyttää alumiinilta. Jos galliumlusikka upotetaan nesteeseen, jonka lämpötila on yli 28 celsiusastetta, se sulaa ja menettää muotonsa.
- Molybdeeni. Tämä materiaali löydettiin ensimmäisen maailmansodan aikana. Sen ominaisuuksia koskevat tutkimukset ovat osoittaneet aineen suuren lujuuden. Myöhemmin siitä tehtiin legendaarinen Big Bertha -tykki. Hänen piipunsa ei ollut vääntynyt ylikuumenemisen vuoksi ampumisen aikana,mikä helpotti aseen käyttöä.
- Vesi. Tiedetään, että puhdasta vettä H2O ei esiinny luonnossa. Ominaisuuksiensa ansiosta se imee kaiken, mikä tulee tielleen. Siksi todella puhdasta nestettä voidaan saada vain laboratoriossa.
- Lisäksi tunnetaan yksi veden erikoisominaisuus - sen reaktio ympäröivän maailman muutoksiin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että vesi yhdestä lähteestä erilaisten vaikutusten (magneettisten, musiikin ollessa päällä, ihmisten vieressä) alaisena muuttaa rakennettaan.
- Merkaptan. Se on makean, karvaan ja hapan makujen yhdistelmä, joka löydettiin greipin tutkimisen jälkeen. On todettu, että henkilö huomaa tämän maun pitoisuudella 0,02 ng / l. Eli 2 mg merkaptaania riittää 100 tuhannen tonnin vesimäärään.
Voidaan sanoa, että kemia on olennainen osa ihmiskunnan tieteellistä tietoa. Hän on mielenkiintoinen ja monipuolinen. Kemian ansiosta ihmisillä on mahdollisuus käyttää monia nykymaailman esineitä.
