از آغاز زمان، مردم به ترکیب، ساختار و تعامل هر چیزی که آنها را احاطه کرده است علاقه مند بوده اند. این دانش در یک علم واحد - شیمی ترکیب شده است. در مقاله به چیستی آن، بخش‌هایی از شیمی و لزوم مطالعه آن خواهیم پرداخت.
شیمی چیست و چرا آن را مطالعه کنیم؟
شیمی یکی از چندین حوزه علوم طبیعی، علم مواد است. او در حال مطالعه است:
- ساختار و ترکیب مواد؛
- خواص عناصر جهان؛
- تبدیل موادی که به خواص آنها بستگی دارد؛
- تغییر در ترکیب یک ماده در طی یک واکنش شیمیایی؛
- قوانین و الگوهای تغییرات در مواد.
شیمی همه عناصر را از نظر ترکیب اتمی و مولکولی در نظر می گیرد. ارتباط نزدیکی با زیست شناسی و فیزیک دارد. همچنین بسیاری از حوزه های علمی هستند که مرزی هستند، یعنی مثلاً هم شیمی و هم فیزیک مطالعه می کنند. اینها عبارتند از: بیوشیمی، شیمی کوانتومی، فیزیک شیمیایی، ژئوشیمی، شیمی فیزیک و غیره.
شاخه های اصلی شیمی در ادبیات عبارتند از:
- شیمی آلی.
- غیر آلیشیمی.
- بیوشیمی.
- شیمی فیزیک.
- شیمی تحلیلی.
شیمی آلی
شیمی را می توان با توجه به مواد مورد مطالعه به:
طبقه بندی کرد:
- غیر آلی؛
- ارگانیک.
حوزه اول مطالعه در پاراگراف بعدی در نظر گرفته خواهد شد. چرا شیمی آلی به عنوان یک بخش جداگانه انتخاب شد؟ زیرا به مطالعه ترکیبات کربن و موادی که در آن گنجانده شده است مشغول است. امروزه حدود 8 میلیون چنین ترکیبی شناخته شده است.
کربن می تواند با اکثر عناصر ترکیب شود، اما اغلب با:
تعامل دارد
- اکسیژن؛
- کربن؛
- نیتروژن;
- خاکستری;
- منگنز؛
- پتاسیم.
همچنین، این عنصر با توانایی خود در تشکیل زنجیره های بلند متمایز می شود. چنین پیوندهایی انواع مختلفی از ترکیبات آلی را فراهم می کنند که برای وجود یک موجود زنده مهم هستند.
هدف و روشهای دنبال شده توسط مبحث شیمی آلی:
- جداسازی مواد فردی و خاص از گیاهان و موجودات زنده و همچنین از مواد خام فسیلی.
- تصفیه و سنتز ترکیبات مواد؛
- تعیین ساختار ماده در طبیعت؛
- مطالعه سیر یک واکنش شیمیایی، مکانیسم ها، ویژگی ها و نتایج آن؛
- تعیین روابط و وابستگی بین ساختار ماده آلی و خواص آن.
موضوعات شیمی آلی عبارتند از:
- شیمی پلیمرها یا شیمی ترکیبات ماکرومولکولی. حوزه علمی کهبه مطالعه خواص شیمیایی و فیزیکی و شیمیایی پلیمرها و معرف های اولیه مورد استفاده برای به دست آوردن آنها می پردازد.
- فارماکولوژی. شاخه ای از علم که به مطالعه مواد دارویی و تأثیر آنها بر بدن انسان می پردازد.
شیمی معدنی
بخش شیمی معدنی به مطالعه ترکیب، ساختار و برهم کنش همه موادی می پردازد که کربن ندارند. امروزه بیش از 400 هزار ماده معدنی وجود دارد. به لطف این بخش از علم، ایجاد مواد برای فناوری مدرن تضمین می شود.
تحقیق و مطالعه مواد شیمی معدنی بر اساس قانون تناوبی و همچنین سیستم تناوبی D. I. Mendeleev است. مطالعات علمی:
- مواد ساده (فلزات و غیرفلزات)؛
- مواد پیچیده (اکسیدها، نمک ها، اسیدها، نیتریت ها، هیدریدها و غیره).
مشکلات علم:
- جستجو و توسعه راه هایی برای ایجاد مواد جدید که خواص لازم را داشته باشند؛
- مطالعه رابطه بین ساختار توانایی واکنش با عناصر دیگر؛
- توسعه و بهبود فناوری های تصفیه مخلوط ها؛
- جستجوی روش های جدید سنتز عناصر.
شیمی فیزیک
شیمی فیزیک گسترده ترین شاخه شیمی است. او به مطالعه قوانین کلی ساختار، ساختار و تبدیل مواد با استفاده از روش های فیزیک مشغول است. برای این، نظری وآزمایشی.
شیمی فیزیک شامل دانش در مورد:
- ساختار مولکول ها؛
- ترمودینامیک شیمیایی؛
- سینتیک شیمیایی؛
- کاتالیز.
بخش های شیمی فیزیک به شرح زیر است:
- الکتروشیمی - مطالعه فرآیندها در رساناها.
- فتوشیمی مطالعه تحولات شیمیایی تحت تأثیر نور است.
- شیمی فیزیک پدیده های سطحی.
- شیمی پرتو - مطالعه فرآیندهای ناشی از عمل پرتوهای یونیزان؛
- شیمی کلوئید - مطالعه سیستم ها و پدیده هایی که در رابط رخ می دهند.
- شیمی کوانتومی مطالعه ساختار، خواص، واکنش های مواد بر اساس مکانیک کوانتومی است.
- کریستالوشیمی - علم ساختارهای کریستالی;
- ترموشیمی شاخه‌ای از شیمی است که به بررسی واکنش‌های حرارتی، رابطه پارامترهای فیزیکی و شیمیایی می‌پردازد.
- دکترین ساختار اتم.
- آموزش در مورد خوردگی (اکسیداسیون) فلزات.
- سینتیک شیمیایی - مطالعه واکنش های شیمیایی بسته به شرایط خارجی.
- دکترین راه حل.
- شیمی هسته ای - به مطالعه واکنش های هسته ای و فرآیندهای رخ داده در آنها می پردازد.
- شیمی صدا مطالعه اثراتی است که هنگام قرار گرفتن در معرض امواج صوتی قوی رخ می دهد.
شیمی تجزیه
شیمی تجزیه شاخه ای از شیمی است که اساس نظری تجزیه و تحلیل شیمیایی را توسعه می دهد. علم در حال توسعه روش هایی برای شناسایی، جداسازی، تشخیص استو تعیین ترکیبات شیمیایی و تعیین ترکیب شیمیایی مواد.
شیمی تحلیلی را می توان بسته به وظایفی که باید حل کرد به:
طبقه بندی کرد:
- تجزیه و تحلیل کیفی - تعیین می کند که چه موادی در نمونه، شکل و ماهیت آنها وجود دارد.
- تجزیه و تحلیل کمی - محتوای (غلظت) اجزای نمونه آزمایش را تعیین می کند.
اگر می خواهید نمونه ای ناشناخته را تجزیه و تحلیل کنید، ابتدا تحلیل کیفی و سپس کمی اعمال می شود. آنها با روش های شیمیایی، ابزاری و بیولوژیکی انجام می شوند.
بیوشیمی
بیوشیمی شاخه ای از شیمی است که ترکیب شیمیایی سلول ها و موجودات زنده و همچنین فرآیندهای شیمیایی اساسی زندگی آنها را مطالعه می کند. علم بسیار جوان است و در تقاطع زیست شناسی و شیمی قرار دارد.
بیوشیمی با مطالعه چنین ترکیباتی سر و کار دارد:
- کربوهیدرات;
- لیپیدها;
- پروتئین؛
- اسیدهای نوکلئیک.
بخش‌های بیوشیمی:
- بیوشیمی استاتیک - ترکیب شیمیایی موجودات و ساختار مولکول های آنها (پروتئین ها، اسیدهای آمینه، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها، ویتامین ها و غیره) را مطالعه می کند.
- بیوشیمی عملکردی - واکنش های شیمیایی اساسی را که در طول عملکرد اندام ها و سیستم های بدن رخ می دهد، مطالعه می کند.
- بیوشیمی دینامیک واکنش های شیمیایی را که در طول متابولیسم رخ می دهد مطالعه می کند.
فناوری شیمیایی
شیمیاییفناوری شاخه‌ای از شیمی است که روشهای اقتصادی و سازگار با محیط‌زیست پردازش مواد طبیعی برای مصرف و استفاده در تولید را مطالعه می‌کند.
علم به:
تقسیم می شود
- فناوری شیمیایی آلی که با فرآوری سوخت های فسیلی، تولید پلیمرهای مصنوعی، داروها و سایر مواد سروکار دارد.
- فناوری شیمیایی غیر آلی که در فرآوری مواد خام معدنی (به جز سنگ معدن فلزی)، تولید اسیدها، کودهای معدنی و قلیاها فعالیت می کند.
در مهندسی شیمی فرآیندهای زیادی (دسته ای یا پیوسته) وجود دارد. آنها به گروه های اصلی تقسیم می شوند:
- هیدرومکانیکی:
- شیمیایی؛
- مکانیکی؛
- انتقال انبوه؛
- حرارتی.
جالب برای دانستن شیمی (حقایق)
سیر فرآیندهای شیمیایی خاص و خواص مواد خاص برای مردم جالب است.
در اینجا برخی از آنها آمده است:
- گالیوم. این ماده جالبی است که در دمای اتاق ذوب می شود. شبیه آلومینیوم است. اگر یک قاشق گالیوم را در مایعی با دمای بالاتر از 28 درجه سانتیگراد فرو ببرند، ذوب می شود و شکل خود را از دست می دهد.
- مولیبدن. این ماده در طول جنگ جهانی اول کشف شد. بررسی خواص آن نشان دهنده استحکام بالای این ماده است. بعدها توپ افسانه ای بیگ برتا از آن ساخته شد. بشکه او در هنگام شلیک به دلیل گرم شدن بیش از حد تغییر شکل نداده است،که استفاده از اسلحه را آسان تر کرد.
- آب. مشخص است که آب خالص H2O در طبیعت وجود ندارد. به دلیل خواصی که دارد، هر چیزی که سر راهش قرار می گیرد را جذب می کند. بنابراین، یک مایع واقعا خالص را فقط می توان در آزمایشگاه به دست آورد.
- همچنین، یک ویژگی خاص دیگر آب شناخته شده است - واکنش آن به تغییرات در دنیای اطراف. مطالعات نشان داده است که آب از یک منبع تحت تأثیرات مختلف (مغناطیسی، با موسیقی روشن، در کنار مردم) ساختار خود را تغییر می‌دهد.
- Mercaptan. این ترکیبی از طعم شیرین، تلخ و ترش است که پس از تحقیق در مورد گریپ فروت کشف شد. مشخص شده است که فرد با غلظت 0.02 نانوگرم در لیتر متوجه این مزه می شود. یعنی برای حجم 100 هزار تن آب 2 میلی گرم مرکاپتان کافی است.
می توان گفت که شیمی جزء لاینفک دانش علمی بشر است. او جالب و همه کاره است. به لطف شیمی است که مردم فرصت استفاده از بسیاری از اشیاء دنیای مدرن را دارند.
