الكيمياء أهم علم. ما هي الكيمياء

>> ما هي الكيمياء

ما هي الكيمياء

سوف تساعدك الفقرة على:

• اكتشف ما تعنيه كلمة "الكيمياء" ؛
  
• لإدراك ارتباط علم الكيمياء بالعلوم الأخرى ؛
  
• تعرف على استخدام الإنسان للإنجازات
  

كيمياء؛

• فهم سبب دراستهم للكيمياء.

لكلمة "كيمياء" معانٍ عديدة. ما يسمى بالعلم والتعليمية موضوعات. في بعض الأحيان يتم استخدام كلمة "الكيمياء" كاختصار
إحدى الصناعات.

الكيمياء علم طبيعي.

في دروس التاريخ الطبيعي ، تعلمت عن وجود العديد من العلوم حول الطبيعة. الكيمياء هي إحدى هذه العلوم.

الشكل 1 مواد في الطبيعة

الكيمياء هي علم المواد وتحولاتها.

موادفي كل مكان - في الهواء والماء الطبيعي والتربة والكائنات الحية (الشكل الأول). إنها موجودة ليس فقط على الأرض ، ولكن أيضًا على الكواكب الأخرى.

في الطبيعة ، هناك تحولات من مادة إلى أخرى. الكائنات الحية ، عند التنفس ، تستهلك جزءًا من الأكسجين الموجود في الهواء ، وتخرج الهواء الذي يحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون.

يتم إطلاق هذا الغاز أثناء الحرائق وأثناء تحلل وتحلل بقايا النباتات والحيوانات. تمتص الأوراق الخضراء ثاني أكسيد الكربون والماء ، ويتم تحويلهما إلى أكسجين ومواد أخرى من خلال عملية التمثيل الضوئي.

تتشكل المعادن والنفط والغاز الطبيعي والفحم في أحشاء الكوكب منذ ملايين السنين. تحدث العديد من العمليات الكيميائية في الأنهار والبحار والمحيطات.

لطالما اهتمت المواد وتحولاتها بالإنسان. أجرى العلماء في أوقات مختلفة العديد من التجارب الكيميائية وسعوا إلى شرح الظواهر التي لاحظوها. وقاموا بتحليل نتائج تجاربهم ، وطرحوا فرضيات ، وخلقوا نظريات ، ثم اختبروها بتجارب جديدة. لهذا كيمياءيسمى العلم التجريبي.

الكيمياء والعلوم الأخرى.

ترتبط جميع العلوم الطبيعية ارتباطًا وثيقًا (المخطط الأول) ، وتؤثر على بعضها البعض ويتم إثرائها بشكل متبادل. التطوير المنفصل لكل منهم أمر مستحيل.

المخطط الأول: ربط الكيمياء بالعلوم الطبيعية الأخرى

يصاحب تحول مادة إلى أخرى ظواهر فيزيائية مختلفة ، مثل إطلاق الحرارة أو امتصاصها.

لذلك ، يحتاج الكيميائيون إلى معرفة الفيزياء. أساس وجود الحياة البرية هو التمثيل الغذائي. لن يتمكن عالم الأحياء الذي يجهل قوانين الكيمياء من فهم هذه العملية وتفسيرها.

1 يأتي المصطلح من الكلمات اليونانية phos، photos - light، synthesis - connection.

المعرفة الكيميائية ضرورية أيضًا للجيولوجي. باستخدامها ، سيجري بنجاح بحثًا عن المعادن. لن يصل الطبيب ، والصيدلي ، وخبير التجميل ، والمعادن ، وأخصائي الطهي ، دون التدريب الكيميائي المناسب ، إلى أعلى مستويات المهارة.

الكيمياء علم دقيق. قبل أن تنفذ تجربة كيميائيةوبعد اكتماله ، يقوم العالم الكيميائي بإجراء الحسابات اللازمة. نتائجهم تجعل من الممكن استخلاص استنتاجات صحيحة. لذلك ، فإن نشاط الكيميائي مستحيل دون معرفة الرياضيات.

على مدى القرن ونصف القرن الماضي ، ظهرت علوم جديدة تتطور بسرعة.

من بينها - الكيمياء الحيوية ذات الصلة ، الكيمياء الزراعية ، الجيوكيمياء ، الكيمياء الكونية ، الكيمياء الفيزيائية.

منذ العصور القديمة ، عاش الناس في وئام مع الطبيعة. لكن الوضع ساء في الآونة الأخيرة. أصبحت البيئة ملوثة بشكل متزايد بسبب إدخال كميات مفرطة من الأسمدة في التربة ، وإطلاق غازات عادم المركبات في الهواء ، والمواد الضارة من مختلف الصناعات في المسطحات المائية ، وكذلك النفايات المنزلية. كل هذا يؤدي إلى تدمير النباتات وموت الحيوانات وتدهور صحة الإنسان. تشكل الأسلحة الكيميائية تهديدًا خطيرًا لجميع الكائنات الحية - مواد خاصة شديدة السمية. إن تدمير مخزونات هذه الأسلحة يتطلب جهداً ومالاً ووقتاً كبيراً.

تتم دراسة العلاقة بين الإنسان والطبيعة من قبل علم البيئة الطبيعي الشاب \ مشاكل حماية البيئة من التلوث هي باستمرار في مجال رؤية علماء البيئة. يعتمد الحفاظ على الطبيعة للأجيال القادمة على الموقف الدقيق لكل منا تجاهها ، على مستوى ثقافتنا ، المعرفة الكيميائية (الشكل 2).

أرز. 2. حفظ البيئة

1 يأتي الاسم من الكلمات اليونانية oikos - منزل ، مباني وشعارات - كلمة ، تعليم.

مخطط 2. الكيمياء - لشخص

الكيمياء هي اختصار للصناعة الكيميائية.

تنتج النباتات الكيميائية مواد غير موجودة في الطبيعة ، ولكنها ضرورية للناس لضمان مستوى معيشي لائق ، وتلبية الاحتياجات المختلفة ، والحفاظ على الصحة (المخطط 2).

بالعودة إلى منتصف القرن الثامن عشر ، أثناء تشكيل علم الكيمياء ، كتب العالم الروسي البارز ميخائيل فاسيليفيتش لومونوسوف: "تنتشر الكيمياء يديها على نطاق واسع في الشؤون الإنسانية ... أينما ننظر ، وأينما ننظر ، فإن نجاحات اجتهاده يتحول أمام أعيننا ". في عصرنا ، اكتسبت كلمات العالم أهمية خاصة.

الكيمياء في الحياة اليومية.

كل واحد منا يقوم كل يوم بتحويل الجوهر ، حتى دون أن يدرك ذلك. في الصباح نغسل أيدينا ونغسل أسناننا. عندما يذوب الصابون في الماء ، تتكون المنظفات. معجون الأسنان يحيد الأحماض المتبقية في الفم. أثناء الطهي ، تتحول بعض المواد إلى مواد أخرى لها طعم ولون ورائحة جديدة. من صودا الخبز ، التي تضاف إلى الدقيق ، عند تسخينها ، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون ، مما يؤدي إلى تفكيك العجين. يمكن أن يزيل الخل الترسبات الكلسية في الغلاية ، ويمكن لعصير الليمون إزالة بعض البقع من الملابس. كل هذه الظواهر يفسرها علم الكيمياء.

الكيمياء موضوع.

الكيمياء ، مثل الفيزياء والرياضيات ، تسمى العلوم الأساسية. لهذا موضوع "الكيمياء"إلزامي في المدرسة.

تساعد المعرفة الكيميائية في معرفة ما يحدث للمواد في الطبيعة ، والكائنات الحية ، وما هو كوكبنا الغني به ، وكيف يتغير كل شيء موجود عليه. بدون هذه المعرفة ، لن نكون قادرين على التعامل مع المواد بشكل صحيح واستخدامها بشكل فعال وآمن.

الاستنتاجات

كيمياء - علم المادةوتحولاتهم.

إنها واحدة من العلوم الطبيعية وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالفيزياء وعلم الأحياء والرياضيات والعلوم الأخرى.

تسمى الكيمياء أيضًا موضوعًا وأحد فروع الصناعة.

بفضل إنجازات الكيمياء ، يتلقى الشخص ويستخدم مواد مختلفة.

بعض المواد تدخل البيئة تلوثها. من أهم مهام البشرية ولكل منا على وجه الخصوص هو الحفاظ على الطبيعة. إن الإنجاز الناجح لهذه المهمة مستحيل بدون تطبيق المعرفة الكيميائية.

?
1. تعريف علم الكيمياء والتعليق عليه.
2. ابحث عن تطابق (اكتب رقم كل جملة ، ثم الحرف أ أو ب أو ج مع المعنى المقابل لكلمة "كيمياء"):

1) للكيمياء قوانينها الخاصة ؛ أ) موضوع أكاديمي ؛
2) الإنتاج العالمي للكيمياء - ب) الصناعة ؛
ملايين الأطنان من المواد المختلفة ؛ ج) العلم.
3) يتم تدريس الكيمياء في المدارس في جميع أنحاء العالم ؛

3. اذكر بعض المواد التي لا توجد في الطبيعة ، ولكن يحصل عليها الإنسان ويستخدمها في الحياة اليومية.

4. أعط أمثلة على تلوث البيئة بمواد ذات أصل صناعي (صناعي).

P. Popel P.، Kriklya L. S.، Chemistry: Pdruch. لمدة 7 خلايا. zahalnosvit. نافش. زقل. - ك .: مركز المعارض "الأكاديمية" 2008. - 136 ص: il.

محتوى الدرس ملخص الدرس ودعم إطار عرض الدرس التقنيات التفاعلية تسريع طرق التدريس يمارس الاختبارات القصيرة واختبار المهام عبر الإنترنت وورش عمل التمارين المنزلية وأسئلة التدريب للمناقشات الصفية الرسوم التوضيحية مواد الفيديو والصوت صور ، صور رسوم بيانية ، جداول ، مخططات كاريكاتورية ، أمثال ، أقوال ، كلمات متقاطعة ، حكايات ، نكت ، اقتباسات الإضافات ملخصات أوراق الغش للمقالات الفضولية (MAN) الأدبيات الرئيسية ومسرد المصطلحات الإضافية تحسين الكتب المدرسية والدروس تصحيح الأخطاء في الكتاب المدرسي واستبدال المعرفة القديمة بأخرى جديدة فقط للمعلمين خطط التقويم برامج التدريب التوصيات المنهجية

تكوين دراسة الكيمياء ، وخصائص وتحولات المواد ، بالإضافة إلى الظواهر التي تصاحب هذه التحولات. أحد التعاريف الأولى للكيمياء كعلم قدمها العالم الروسي M.V. Lomonosov: "يأخذ العلم الكيميائي في الاعتبار خصائص وتغيرات الأجسام ... تكوين الأجسام ... يشرح سبب ما يحدث للمواد أثناء التحولات الكيميائية." وفقًا لمندليف ، الكيمياء هي دراسة العناصر ومركباتها. الكيمياء يشير إلى العلوم الطبيعية التي تدرس العالم من حولنا. يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالعلوم الطبيعية الأخرى: الفيزياء والبيولوجيا والجيولوجيا. نشأت أقسام كثيرة من العلوم الحديثة عند تقاطع هذه العلوم: الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الجيولوجية والكيمياء الحيوية. ترتبط الكيمياء ارتباطًا وثيقًا بفروع العلوم والتكنولوجيا الأخرى. يتم استخدام الأساليب الرياضية على نطاق واسع في ذلك ، ويتم استخدام الحسابات ونمذجة العمليات على أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية.في الكيمياء الحديثة ، ظهرت العديد من الأقسام المستقلة ، وأهمها ، بالإضافة إلى تلك المذكورة أعلاه ، الكيمياء غير العضوية ، الكيمياء العضوية ، x . البوليمرات والكيمياء التحليلية والكيمياء الكهربية والكيمياء الغروية وغيرها ، والهدف من دراسة الكيمياء هو المواد. عادة ما يتم تقسيمها إلى مخاليط ومواد نقية. من بين هذه الأخيرة ، تتميز البساطة والمعقدة. أكثر من 400 مادة بسيطة معروفة ، ومواد أكثر تعقيدًا: مئات الآلاف ، تتعلق بالمواد غير العضوية ، وعدة ملايين من المواد العضوية. يمكن تقسيم مقرر الكيمياء الذي يدرس في المدرسة الثانوية إلى ثلاثة أجزاء رئيسية: الكيمياء العامة وغير العضوية والعضوية. تأخذ الكيمياء العامة في الاعتبار المفاهيم الكيميائية الأساسية ، وكذلك أهم الأنماط المرتبطة بالتحولات الكيميائية. يتضمن هذا القسم الأساسيات من مختلف أقسام العلوم الحديثة: "الكيمياء الفيزيائية ، الحركية الكيميائية ، الكيمياء الكهربية ، الكيمياء التركيبية ، إلخ. الكيمياء غير العضوية تدرس خصائص وتحولات المواد غير العضوية (المعدنية). الكيمياء العضوية من. خصائص وتحولات المواد العضوية ، دور الكيمياء في الصناعة والزراعة. في جميع الأوقات ، تخدم الكيمياء الإنسان في أنشطته العملية. حتى في العصور القديمة نشأت الحرف اليدوية التي كانت تعتمد على العمليات الكيميائية: إنتاج المعادن والزجاج والسيراميك والأصباغ ، وتلعب الكيمياء دورًا مهمًا في الصناعة الحديثة. تعتبر الصناعات الكيماوية والبتروكيماوية من أهم الصناعات التي بدونها يتعذر أداء الاقتصاد. من أهم المنتجات الأحماض والقلويات والأملاح والأسمدة المعدنية والمذيبات والزيوت والبلاستيك والمطاط والألياف الصناعية وأكثر من ذلك بكثير. تنتج الصناعة الكيميائية حاليًا عشرات الآلاف من المنتجات ، وتلعب المنتجات والعمليات الكيميائية دورًا بالغ الأهمية في قطاع الطاقة ، والذي يستخدم طاقة التفاعلات الكيميائية. لأغراض الطاقة ، يتم استخدام العديد من منتجات تكرير النفط (البنزين والكيروسين وزيت الوقود) والفحم الصلب والبني والصخر الزيتي والجفت. نظرًا لانخفاض احتياطيات النفط الطبيعي ، يتم إنتاج الوقود الاصطناعي عن طريق المعالجة الكيميائية لمختلف المواد الخام الطبيعية ونفايات الإنتاج.يرتبط تطوير العديد من الصناعات بالكيمياء: علم المعادن ، والهندسة ، والنقل ، وصناعة مواد البناء ، والإلكترونيات ، والضوء ، والغذاء الصناعة - هذه قائمة غير كاملة من القطاعات الاقتصادية التي تستخدم على نطاق واسع المنتجات والعمليات الكيميائية. في العديد من الصناعات ، يتم استخدام الطرق الكيميائية ، على سبيل المثال ، التحفيز (تسريع العمليات) ، والمعالجة الكيميائية للمعادن ، وحماية المعادن من التآكل. تلعب الكيمياء دورًا مهمًا في تطوير صناعة الأدوية: يتم الحصول على الجزء الأكبر من جميع الأدوية صناعياً. الكيمياء ذات أهمية استثنائية في الزراعة ، حيث تستخدم الأسمدة المعدنية ومنتجات وقاية النبات من الآفات ، ومنظمات نمو النبات ، والإضافات الكيماوية والمواد الحافظة للأعلاف الحيوانية وغيرها من المنتجات. أدى استخدام الأساليب الكيميائية في الزراعة إلى ظهور عدد من العلوم ذات الصلة ، مثل الكيمياء الزراعية والتكنولوجيا الحيوية ، والتي تُستخدم إنجازاتها الآن على نطاق واسع في إنتاج المنتجات الزراعية. التطور السريع للصناعة ، بما في ذلك الصناعة الكيميائية ، خلقت مشكلة خطيرة: الحاجة لتقليل تأثيرها السلبي على البيئة.العلم الذي يدرس علاقة الجنس البشري بالبيئة يسمى علم البيئة. علم البيئة له علاقة وثيقة بالكيمياء. من ناحية ، يتسبب التأثير الكيميائي على البيئة في إلحاق ضرر كبير بها ، ولكن من ناحية أخرى ، يمكن منع تدهور الطبيعة باستخدام الطرق الكيميائية. تعد الكيمياء والصناعات الكيماوية من بين أهم مصادر التلوث البيئي ، ومن الصناعات الأخرى غير المواتية للبيئة صناعة المعادن الحديدية وغير الحديدية ، والنقل بالسيارات والطاقة (محطات الطاقة الحرارية بشكل أساسي). فقط المعرفة المعقولة واستخدام الكيمياء سيزيدان ثروة البلاد.

المفهوم العام للكيمياء

المواد وتحولاتها المتبادلة هي موضوع دراسة الكيمياء. الكيمياء هي علم المواد والقوانين التي تحكم تحولاتها.

انتشرت كلمة "كيمياء" منذ بداية القرن الثامن عشر. في العديد من اللغات ، لها صوت مشابه: الكيمياء ("kemistry") - باللغة الإنجليزية ، hemie (هو "mi) - باللغة الألمانية. تم العثور على الجذور "تنحنح" أو "هو" في المصطلحات المقابلة في العديد من اللغات الأخرى. ومع ذلك ، لم يكن من الممكن حتى الآن تحديد متى ظهرت كلمة "كيمياء" وما المعنى الذي استُثمر فيها في الأصل. يميل العديد من الباحثين إلى الاعتقاد بأن هذه الكلمة تأتي من "Kemi" - "Black Country". لذلك في اليونان القديمة أطلقوا على مصر اسم "فن الكيمياء المقدس". نفس الكلمة تشير إلى لون التربة في وادي النيل. ومعنى هذا الاسم هو "العلم المصري". ومع ذلك ، في اليونانية القديمة كانت هناك كلمات أخرى مماثلة. "Khimos" أو "humos" تعني "عصير" ؛ هذا المفهوم موجود في المخطوطات التي تحتوي على معلومات عن الطب وطرق تحضير الأدوية. تتم ترجمة "هيما" أو "هيوما" على أنها سبك وتشير إلى فن صهر المعادن. "Hemeusis" تعني "الخلط" ، وهو أهم عملية في معظم العمليات الكيميائية. مصطلح "الكيمياء" بمعنى "التسريب" ، "صب" استخدم لأول مرة من قبل الفيلسوف اليوناني وعالم الطبيعة Zosima Panopolitansky في مطلع القرنين الرابع والخامس.

تاريخيا ، تطور فرعين رئيسيين للكيمياء: الكيمياء غير العضوية ، التي تدرس بشكل أساسي العناصر الكيميائية والمواد البسيطة والمعقدة التي تشكلها (باستثناء مركبات الكربون) ، والكيمياء العضوية ، وموضوعها مركبات الكربون مع عناصر أخرى ( مواد عضوية). حتى نهاية القرن الثامن عشر. تشير مصطلحات "الكيمياء غير العضوية" و "الكيمياء العضوية" فقط إلى "مملكة" الطبيعة (معدنية أو نباتية أو حيوانية) تم الحصول على مركبات معينة منها. ابتداء من القرن التاسع عشر. أصبحت هذه المصطلحات تشير إلى وجود أو عدم وجود الكربون في مادة معينة. ثم اكتسبوا معنى جديدًا أوسع. تتلامس الكيمياء غير العضوية بشكل أساسي مع الكيمياء الجيولوجية ثم مع علم المعادن والجيولوجيا ، أي مع علوم الطبيعة غير العضوية. الكيمياء العضوية هي فرع من فروع الكيمياء التي تدرس مجموعة متنوعة من مركبات الكربون حتى مواد البوليمر الحيوي الأكثر تعقيدًا ؛ من خلال الكيمياء العضوية والحيوية ، تحد الكيمياء الكيمياء الحيوية وكذلك على علم الأحياء ، أي كلية علوم الطبيعة الحية. عند التقاطع بين الكيمياء العضوية وغير العضوية توجد منطقة مركبات العناصر العضوية.

في الكيمياء ، تشكلت الأفكار حول المستويات الهيكلية لتنظيم المادة تدريجيًا. تعقيد المادة ، بدءًا من الأدنى ، الذري ، يمر عبر خطوات المركبات الجزيئية أو الجزيئية أو عالية الجزيئات (البوليمر) ، ثم بين الجزيئات (المعقدة ، الكلاثرات ، الكاتينان) ، وأخيراً ، البنى الكلية المتنوعة (الكريستال ، الميسيل) ) حتى تشكيلات غير متكافئة غير محددة. تطورت التخصصات المقابلة تدريجياً وأصبحت معزولة: كيمياء المركبات المعقدة ، والبوليمرات ، والكيمياء البلورية ، ودراسة الأنظمة المشتتة وظواهر السطح ، والسبائك ، إلخ.

1.2 موضوع وهيكل الكيمياء

ترتبط الكيمياء الحديثة ارتباطًا وثيقًا بكل من العلوم الأخرى وبجميع فروع الاقتصاد الوطني. تحدد السمة النوعية للشكل الكيميائي لحركة المادة وتحولاتها إلى أشكال أخرى من الحركة مدى تنوع العلوم الكيميائية وارتباطاتها بمجالات المعرفة التي تدرس كل من الأشكال الأدنى والأعلى للحركة. تُثري معرفة الشكل الكيميائي لحركة المادة العقيدة العامة لتطور الطبيعة ، وتطور المادة في الكون ، وتساهم في تكوين صورة مادية متكاملة للعالم. يؤدي اتصال الكيمياء بالعلوم الأخرى إلى ظهور مجالات محددة لاختراقها المتبادل. وهكذا ، يتم تمثيل مجالات الانتقال بين الكيمياء والفيزياء بالكيمياء الفيزيائية والفيزياء الكيميائية. بين الكيمياء والبيولوجيا والكيمياء والجيولوجيا ، نشأت مناطق حدودية خاصة - الكيمياء الجيولوجية والكيمياء الحيوية والكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية. تمت صياغة أهم قوانين الكيمياء باللغة الرياضية ، ولا يمكن للكيمياء النظرية أن تتطور بدون الرياضيات. لقد مارست الكيمياء وتؤثر على تطور الفلسفة ، وقد اختبرت هي نفسها تأثيرها.

إن دراسة الأشياء والظواهر الكيميائية بالطرق الفيزيائية ، وإنشاء أنماط للتحولات الكيميائية ، بناءً على المبادئ العامة للفيزياء ، هي أساس الكيمياء الفيزيائية. يشمل مجال الكيمياء هذا عددًا من التخصصات المستقلة إلى حد كبير: الديناميكا الحرارية الكيميائية ، والحركية الكيميائية ، والكيمياء الكهربية ، والكيمياء الغروانية ، وكيمياء الكم ، ودراسة بنية وخصائص الجزيئات ، والأيونات ، والجذور ، والكيمياء الإشعاعية ، والكيمياء الضوئية ، وعقيدة الحفز والتوازن الكيميائي والمحاليل وغيرها اكتسبت الكيمياء التحليلية طابعًا مستقلًا ، تُستخدم طرقها على نطاق واسع في جميع مجالات الكيمياء. والصناعات الكيماوية. في مجالات التطبيق العملي للكيمياء ، نشأت العلوم والتخصصات العلمية مثل التكنولوجيا الكيميائية بفروعها المتعددة ، والمعادن ، والكيمياء الزراعية ، والكيمياء الطبية ، وكيمياء الطب الشرعي ، وما إلى ذلك.

"الكيمياء علم يدرس خصائص وتحولات المواد ، مصحوبة بتغيير في تركيبها وبنيتها". يدرس طبيعة وخصائص الروابط الكيميائية المختلفة ، وطاقة التفاعلات الكيميائية ، وتفاعل المواد ، وخصائص المحفزات ، إلخ. تمت صياغة برنامج خاص لدراسة الظواهر الكيميائية واعتماده لأول مرة من قبل الكيميائيين في المؤتمر الدولي الأول للكيميائيين في ألمانيا عام 1860. وقد انطلقوا من حقيقة أن: - تتكون جميع المواد من جزيئات في حركة مستمرة وعفوية ؛ - جميع الجزيئات مكونة من ذرات - الذرات والجزيئات في حركة مستمرة ؛ الذرات هي أصغر مكونات الجزيئات ثم غير قابلة للتجزئة.

الكيمياء فرع من فروع العلوم الطبيعية ، وموضوعها العناصر الكيميائية (الذرات) ، والمواد البسيطة والمعقدة (الجزيئات) التي تشكلها ، وتحولاتها ، والقوانين التي تحكم هذه التحولات.

الكيمياء هي علم العناصر الكيميائية ومركباتها والتحولات التي تحدث نتيجة التفاعلات الكيميائية. يدرس ماهية المواد التي يتكون منها هذا الكائن أو ذاك ؛ لماذا وكيف يصدأ الحديد ، ولماذا لا يصدأ القصدير. ماذا يحدث للطعام في الجسم. لماذا يوصل محلول الملح الكهرباء ، لكن محلول السكر لا يقوم بذلك ؛ لماذا تحدث بعض التغييرات الكيميائية بسرعة والبعض الآخر يحدث ببطء.

الكيمياء - اليونانية علم يدرس تكوين الأجسام ؛ إنه يعلم ماهية المواد البسيطة (العناصر الكيميائية) التي تتكون منها الأجسام ، وكيف يمكن تحللها (التحليل الكيميائي) إلى أجزاء مكونة والحصول عليها مرة أخرى من هذه الأجزاء المكونة (التخليق الكيميائي).

الكيمياء - علم التركيب والهيكل والتغييرات والتحولات ، وكذلك تكوين مواد جديدة بسيطة ومعقدة. يقول إنجلز إن الكيمياء يمكن أن تسمى علم التغيرات النوعية في الأجسام التي تحدث تحت تأثير التغيرات في التركيب الكمي.

كيمياء - يوناني. علم التحلل وتركيب المواد ، الأجسام ، البحث عن العناصر غير القابلة للتحلل ، الأساسات.

عرض كيميائي للطبيعة والأصول والحالة الحالية.

الكيمياء علم قديم جدا. هناك عدة تفسيرات لكلمة "الكيمياء". وفقًا لإحدى النظريات المتاحة ، فهي تأتي من الاسم القديم لمصر - خام ، وبالتالي يجب أن تعني "الفن المصري". ووفقًا لنظرية أخرى ، فإن كلمة "كيمياء" مشتقة من الكلمة اليونانية cumoz (عصير النبات) وتعني "فن استخلاص العصائر". قد يكون هذا العصير معدنًا منصهرًا ، لذلك مع مثل هذا التفسير الموسع للمصطلح ، يجب أيضًا تضمين فن علم المعادن فيه.

موضوع الكيمياء هو العناصر الكيميائية ومركباتها ، وكذلك القوانين التي تحكم التفاعلات الكيميائية المختلفة. يطلق على الكيمياء أحيانًا اسم العلم المركزي بسبب موقعها الخاص بين العلوم الطبيعية. فهو يجمع بين العلوم الفيزيائية والرياضية والبيولوجية والاجتماعية. وهذا يجعل الكيمياء "علمًا عملاقًا". الكيمياء الحديثة هي الأكثر شمولاً بين جميع العلوم الطبيعية.

وفقًا لتعريف D.I Mendeleev Dmitry Ivanovich (1871) ، "يمكن تسمية الكيمياء في حالتها الحالية ... بمذهب العناصر." لم يتم توضيح أصل كلمة "الكيمياء" تمامًا. يعتقد العديد من الباحثين أنه يأتي من الاسم القديم لمصر - Chemia (Chemía اليونانية ، الموجودة في Plutarch) ، وهو مشتق من "hem" أو "hame" - أسود ويعني "علم الأرض السوداء" (مصر) ، " العلوم المصرية ".

تتمثل المهمة الرئيسية للكيمياء في توضيح طبيعة المادة ، والنهج الرئيسي لحل هذه المشكلة هو تحلل المادة إلى مكونات أبسط وتوليف مواد جديدة. باستخدام هذا النهج ، تعلم الكيميائيون إعادة إنتاج العديد من المواد الكيميائية الطبيعية وإنشاء مواد غير موجودة في الطبيعة. في المصانع الكيماوية ، يتم تحويل الفحم والنفط والخامات والماء وأكسجين الهواء إلى منظفات وأصباغ ومواد بلاستيكية وبوليمرات وأدوية وسبائك معدنية وأسمدة ومبيدات أعشاب ومبيدات حشرية ، إلخ. يمكن أيضًا اعتبار الكائن الحي مصنعًا كيميائيًا أكثر تعقيدًا ، حيث تدخل آلاف المواد في تفاعلات كيميائية منظمة بدقة.

الكيمياء الحديثة هي مجموعة واسعة من العلوم ، تشكلت تدريجياً في سياق تطورها التاريخي الطويل. تعود المعرفة العملية للإنسان بالعمليات الكيميائية إلى العصور القديمة. لقرون عديدة ، كان التفسير النظري للعمليات الكيميائية قائمًا على الفلسفة الطبيعية لصفات العناصر. في شكل معدل ، كان بمثابة الأساس للكيمياء ، التي نشأت حول القرنين الثالث والرابع. ميلادي والسعي لحل مشكلة تحويل المعادن الأساسية إلى معادن نبيلة. بعد عدم نجاح الكيميائيين في حل هذه المشكلة ، طور الكيميائيون عددًا من الأساليب لدراسة المواد ، واكتشفوا بعض المركبات الكيميائية ، والتي ساهمت إلى حد ما في ظهور الكيمياء العلمية.

فيما يلي أهم سمات الكيمياء الحديثة.

1. تظهر العديد من التخصصات العلمية المستقلة في الكيمياء ، وبشكل أساسي في الكيمياء الفيزيائية (الديناميكا الحرارية الكيميائية ، الحركية الكيميائية ، الكيمياء الكهربائية ، الكيمياء الحرارية ، الكيمياء الإشعاعية ، الكيمياء الضوئية ، كيمياء البلازما ، كيمياء الليزر).

2. تم دمج الكيمياء بنشاط مع العلوم الأخرى ، مما أدى إلى ظهور الكيمياء الحيوية ، والبيولوجيا الجزيئية ، والكيمياء الكونية ، والكيمياء الجيولوجية ، والكيمياء الحيوية. الأول يدرس العمليات الكيميائية في الكائنات الحية ، الجيوكيمياء - أنماط سلوك العناصر الكيميائية في قشرة الأرض. الكيمياء الحيوية الحيوية هي علم عمليات الحركة والتوزيع والتشتت وتركيز العناصر الكيميائية في المحيط الحيوي بمشاركة الكائنات الحية. مؤسس الكيمياء الجيولوجية الحيوية هو V. I. Vernadsky. تدرس الكيمياء الكونية التركيب الكيميائي للمادة في الكون ، ووفرة وتوزيعها بين الأجسام الكونية الفردية.

3. تظهر طرق بحث جديدة بشكل أساسي في الكيمياء (تحليل الأشعة السينية الهيكلية ، التحليل الطيفي الشامل ، التحليل الطيفي الراديوي ، إلخ).

ساهمت الكيمياء في التطوير المكثف لبعض مجالات النشاط البشري. على سبيل المثال ، أعطت الكيمياء للجراحة ثلاث وسائل رئيسية أصبحت من خلالها العمليات الحديثة غير مؤلمة وممكنة بشكل عام: 1) إدخال التخدير الأثير في الممارسة العملية ، ثم المواد المخدرة الأخرى ؛ 2) استخدام المطهرات للوقاية من العدوى. 3) الحصول على بوليمرات مواد بلاستيكية خيفية جديدة غير متوفرة في الطبيعة.

في الكيمياء ، تتجلى القيمة غير المتكافئة للعناصر الكيميائية الفردية بشكل واضح للغاية. الغالبية العظمى من المركبات الكيميائية (96٪ من أكثر من 8.5 ألف معروف حاليًا) هي مركبات عضوية. إنها تستند إلى 18 عنصرًا) ، و 6 منها فقط أكثر شيوعًا). يرجع هذا أولاً إلى حقيقة أن الروابط الكيميائية قوية (كثيفة الطاقة) ، وثانيًا ، قابلة للتغير أيضًا. الكربون ، مثله مثل أي عنصر آخر ، يلبي كل هذه المتطلبات من كثافة الطاقة والقدرة على الترابط. إنه يجمع بين الأضداد الكيميائية ، ويدرك وحدتها.

ومع ذلك ، فإننا نؤكد أن الأساس المادي للحياة لا ينحصر في أي ، حتى أكثر التكوينات الكيميائية تعقيدًا. إنها ليست مجرد مجموعة من تركيبة كيميائية معينة ، ولكنها في نفس الوقت بنية لها وظائف وعمليات. لذلك ، من المستحيل إعطاء الحياة تعريفًا وظيفيًا فقط.

تدرس الكيمياء الحديثة التحولات التي تقوم فيها جزيئات مركب واحد بتبادل الذرات مع جزيئات مركبات أخرى ، وتنقسم إلى جزيئات مع عدد أقل من الذرات ، وتدخل أيضًا في تفاعلات كيميائية ، ونتيجة لذلك يتم تكوين مواد جديدة. تخضع الذرات لبعض التغييرات في العمليات الكيميائية فقط في غلاف الإلكترون الخارجي ، بينما لا تتغير النواة الذرية وقذائف الإلكترون الداخلية.

عند تحديد موضوع الكيمياء ، غالبًا ما يتم التركيز على حقيقة أنه يتكون أساسًا من مركبات الذرات وتحول هذه المركبات ، والذي يحدث مع تكسر بعضها وتكوين روابط بين الذرية أخرى.

تتميز العلوم الكيميائية المختلفة بحقيقة أنها تشارك في دراسة فئات مختلفة من المركبات (مثل هذا الاختلاف هو الأساس للتمييز بين الكيمياء العضوية وغير العضوية) ، أو أنواع مختلفة من التفاعلات (الكيمياء الإشعاعية ، كيمياء الإشعاع ، التوليف الحفزي ، كيمياء البوليمر) ، أو باستخدام طرق بحث مختلفة (الكيمياء الفيزيائية في اتجاهاتها المختلفة). إن ترسيم حدود تخصص كيميائي عن آخر ، والذي يحافظ في الظروف الحالية على خطوط التقسيم المحددة تاريخياً ، هو ذو طبيعة نسبية.

حتى نهاية القرن التاسع عشر ، كانت الكيمياء أساسًا علمًا موحدًا متكاملًا. إن انقسامها الداخلي إلى عضوي وغير عضوي لم ينتهك هذه الوحدة. لكن الاكتشافات العديدة التي تلت ذلك ، سواء في الكيمياء نفسها أو في علم الأحياء والفيزياء ، شكلت بداية تمايزها السريع.

العلم الكيميائي الحديث ، القائم على أسس نظرية صلبة ، يتطور باستمرار في الاتساع والعمق. على وجه الخصوص ، هناك اكتشاف ودراسة لجسيمات كيميائية جديدة مختلفة نوعيًا. لذلك ، في النصف الأول من القرن التاسع عشر ، عند دراسة التحليل الكهربائي ، تم اكتشاف الأيونات - جسيمات خاصة تكونت من الذرات والجزيئات ، ولكنها مشحونة كهربائيًا. الأيونات عبارة عن وحدات هيكلية للعديد من البلورات ، والشبكات البلورية للمعادن ، وهي موجودة في الغلاف الجوي ، في المحاليل ، إلخ.

في بداية القرن العشرين. اكتشف الكيميائيون الجذور كأحد الأشكال النشطة لمادة كيميائية. تتشكل من جزيئات عن طريق فصل الذرات أو المجموعات الفردية وتحتوي على ذرات من العناصر في حالة تكافؤ غير عادية بالنسبة لها ، والتي ترتبط بوجود إلكترونات مفردة (غير مقترنة) ، مما يفسر نشاطها الكيميائي الاستثنائي.

الجزيئات الكبيرة هي أيضًا أشكال خاصة من مادة كيميائية. إنها تتكون من مئات وآلاف الذرات ، ونتيجة لذلك ، تكتسب خصائص جديدة نوعيًا ، على عكس الجزيء العادي.

من سمات الكيمياء الحديثة ، وكذلك جميع علوم القرن العشرين ، ترتبط عملية التمايز الداخلي العميق إلى حد كبير باكتشاف هذا التنوع النوعي للمواد الكيميائية. أصبح هيكلها وتحولاتها وخصائصها موضوعًا للدراسة في أقسام خاصة من الكيمياء: الكيمياء الكهربائية ، الحركية الكيميائية ، كيمياء البوليمر ، كيمياء المركبات المعقدة ، الكيمياء الغروية ، وكيمياء المركبات الجزيئية.

بالفعل بحلول بداية القرن العشرين. ضمن الكيمياء نفسها ، يتم تمييز الكيمياء العامة وغير العضوية والكيمياء العضوية بوضوح. كان موضوع دراسة الكيمياء غير العضوية العامة والمرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالعناصر الكيميائية ، وأبسط المركبات غير العضوية التي تشكلها ، وقوانينها العامة (في المقام الأول القانون الدوري لـ Dmitri Ivanovich Mendeleev).

أعطيت دفعة قوية لتطوير الكيمياء غير العضوية من خلال اختراق أحشاء الذرة ودراسة العمليات النووية. ساهم البحث عن العناصر الأكثر ملاءمة للانشطار في المفاعلات النووية في دراسة العناصر التي لم تتم دراستها كثيرًا وتكوين عناصر جديدة باستخدام التفاعلات النووية. تم تناول دراسة خصائصها ، وكذلك الأسس الفيزيائية والكيميائية والخصائص الكيميائية للنظائر المشعة ، وطرق عزلها وتركيزها ، من خلال الكيمياء الإشعاعية ، التي نشأت في الربع الثاني من القرن العشرين.

تطورت الكيمياء العضوية أخيرًا إلى علم مستقل في النصف الثاني من القرن التاسع عشر. تم تسهيل ذلك من خلال تلقي مادة تجريبية ونظرية كبيرة عن مركبات الكربون ومشتقاته. العامل المحدد لجميع المركبات العضوية هو سمات حالة التكافؤ للكربون - قدرة ذراته على الارتباط ببعضها البعض كرابطة مفردة ومزدوجة وثلاثية في سلاسل خطية طويلة ومتفرعة. نظرًا للتنوع اللامتناهي من أشكال التصاق ذرات الكربون ، ووجود التماثل المتماثل والسلسلة المتماثلة في جميع فئات المركبات العضوية تقريبًا ، فإن احتمالات الحصول على هذه المركبات غير محدودة عمليًا.

في القرن العشرين. بدأت العديد من فروع الكيمياء العضوية بالتحول تدريجيًا إلى فروع كبيرة ومستقلة نسبيًا مع كائنات الدراسة الخاصة بها. هذه هي الطريقة التي ظهرت بها كيمياء مركبات العناصر العضوية ، وكيمياء البوليمرات ، وكيمياء المركبات الجزيئية ، وكيمياء المضادات الحيوية ، والأصباغ ، والمركبات العطرية ، والكيمياء الدوائية ، وما إلى ذلك.

في نهاية القرن العشرين. توجد كيمياء للمركبات الفلزية العضوية ، أي المركبات التي تحتوي على واحد (أو أكثر) من الروابط المعدنية الكربونية المباشرة. حتى نهاية القرن ، تم اكتشاف المركبات العضوية من الزئبق ، والكادميوم ، والزنك ، والرصاص ، وما إلى ذلك. في الوقت الحاضر ، المركبات الكربونية التي تحتوي على نسبة كبيرة ليس فقط من المعادن ، ولكن أيضًا من غير المعادن (الفوسفور ، البورق ، السيليكون ، الزرنيخ ، وما إلى ذلك). الآن تسمى هذه المنطقة من الكيمياء كيمياء مركبات العناصر العضوية ، وهي تقع عند تقاطع الكيمياء العضوية وغير العضوية.

مجال مستقل للكيمياء هو علم طرق تحديد تكوين المادة - الكيمياء التحليلية. مهمتها الرئيسية - تحديد العناصر الكيميائية أو مركباتها التي تشكل المادة قيد الدراسة - يتم حلها عن طريق التحليل. بدون طرق التحليل الحديثة ، سيكون من المستحيل تخليق مركبات كيميائية جديدة ، والرصد المستمر الفعال لمسار العملية التكنولوجية وجودة المنتجات التي تم الحصول عليها.

تعد الكيمياء في يومنا هذا واحدة من أكثر مجالات المعرفة البشرية شمولاً وتلعب دورًا مهمًا بشكل استثنائي في الاقتصاد الوطني. تتنوع كائنات وطرق دراسة الكيمياء لدرجة أن العديد من أقسامها هي في الأساس تخصصات علمية مستقلة. من المعتاد تقسيم الكيمياء الحديثة بالمعنى الأكثر عمومية إلى ما لا يقل عن 5 أقسام: الكيمياء غير العضوية والعضوية والفيزيائية والتحليلية والجزيئية الكبيرة. ومع ذلك ، لا توجد حدود واضحة بين هذه الأقسام. على سبيل المثال ، مركبات التنسيق والعضو العضوي هي أشياء موجودة في مجال البحث ، سواء في الكيمياء العضوية أو غير العضوية. إن تطوير هذه الأقسام مستحيل دون الاستخدام الواسع لأساليب ومفاهيم الكيمياء الفيزيائية والتحليلية.

من أهم مميزات الكيمياء الحديثة ما يلي:

1. التفريق بين الأقسام الرئيسية للكيمياء إلى تخصصات علمية منفصلة ومستقلة إلى حد كبير. يعتمد هذا التمايز على الاختلاف بين العناصر وطرق البحث. وهكذا ، تنقسم الكيمياء الفيزيائية إلى عدد كبير من التخصصات سريعة التطور.

2. تكامل الكيمياء مع العلوم الأخرى. نتيجة لهذه العملية ، نشأت الكيمياء الحيوية والكيمياء العضوية الحيوية والبيولوجيا الجزيئية ، ودراسة العمليات الكيميائية في الكائنات الحية. على الحدود بين الكيمياء والجيولوجيا ، تتطور الكيمياء الجيولوجية ، وتحقق في أنماط سلوك العناصر الكيميائية في قشرة الأرض. مهام الكيمياء الكونية هي دراسة خصائص التركيب العنصري للأجسام الكونية (الكواكب والنيازك) والمركبات المختلفة الموجودة في هذه الأجسام.

3 - ظهور طرق جديدة ، فيزيائية وكيميائية في المقام الأول ، في طرق البحث الفيزيائي (التحليل الهيكلي بالأشعة السينية ، والتحليل الطيفي الشامل ، وطرق التحليل الطيفي الراديوي ، وما إلى ذلك)

العلاقة بين الكيمياء والفيزياء

إلى جانب عمليات التمايز في العلوم الكيميائية نفسها ، تخضع الكيمياء حاليًا لعمليات تكامل مع فروع أخرى من العلوم الطبيعية. تتطور العلاقات المتبادلة بين الفيزياء والكيمياء بشكل مكثف بشكل خاص. هذه العملية مصحوبة بظهور المزيد والمزيد من فروع المعرفة الفيزيائية والكيميائية ذات الصلة.

التاريخ الكامل لتفاعل الكيمياء والفيزياء مليء بأمثلة لتبادل الأفكار والأشياء وأساليب البحث. في مراحل مختلفة من تطورها ، زودت الفيزياء الكيمياء بالمفاهيم والمفاهيم النظرية التي كان لها تأثير قوي على تطور الكيمياء. في الوقت نفسه ، كلما أصبح البحث الكيميائي أكثر تعقيدًا ، كلما تغلغلت وسائل الفيزياء والحساب في الكيمياء. الحاجة إلى قياس التأثيرات الحرارية للتفاعل ، وتطوير التحليل الطيفي والحيود للأشعة السينية ، ودراسة النظائر والعناصر الكيميائية المشعة ، والشبكات البلورية للمادة ، والتركيبات الجزيئية التي تتطلب الإنشاء وأدت إلى استخدام أكثر الأدوات الفيزيائية المعقدة - المطياف ، مطياف الكتلة ، شبكات الحيود ، المجاهر الإلكترونية ، إلخ.

أكد تطور العلم الحديث على العلاقة العميقة بين الفيزياء والكيمياء. هذا الارتباط ذو طبيعة وراثية ، أي تكوين ذرات العناصر الكيميائية ، وقد حدث دمجها في جزيئات المادة في مرحلة معينة من تطور العالم غير العضوي. أيضًا ، يعتمد هذا الارتباط على القواسم المشتركة بين بنية أنواع معينة من المادة ، بما في ذلك جزيئات المواد ، والتي تتكون في النهاية من نفس العناصر الكيميائية والذرات والجسيمات الأولية. تسبب ظهور الشكل الكيميائي للحركة في الطبيعة في زيادة تطوير الأفكار حول التفاعل الكهرومغناطيسي الذي درسه الفيزياء. على أساس القانون الدوري ، يتم الآن إحراز تقدم ليس فقط في الكيمياء ، ولكن أيضًا في الفيزياء النووية ، حيث نشأت نظريات فيزيائية كيميائية مختلطة مثل كيمياء النظائر وكيمياء الإشعاع.

تدرس الكيمياء والفيزياء الأشياء نفسها تقريبًا ، لكن كل منهما فقط يرى جانبه الخاص في هذه الأشياء ، وهو موضوع الدراسة الخاص به. لذا ، فإن الجزيء هو موضوع الدراسة ليس فقط للكيمياء ، ولكن أيضًا للفيزياء الجزيئية. إذا كان الأول يدرسها من وجهة نظر قوانين التكوين والتكوين والخصائص الكيميائية والروابط وشروط تفككها في الذرات المكونة ، فإن الأخير يدرس إحصائيًا سلوك كتل الجزيئات ، والتي تحدد الظواهر الحرارية ، المختلفة حالات التجميع ، والانتقال من المراحل الغازية إلى السائلة والصلبة والعكس بالعكس ، والظواهر غير المرتبطة بتغيير في تكوين الجزيئات وتركيبها الكيميائي الداخلي. إن مرافقة كل تفاعل كيميائي بالحركة الميكانيكية لكتل ​​الجزيئات المتفاعلة ، وإطلاق الحرارة أو امتصاصها بسبب كسر أو تكوين الروابط في جزيئات جديدة ، تشهد بشكل مقنع على الارتباط الوثيق بين الظواهر الكيميائية والفيزيائية. وبالتالي ، ترتبط طاقة العمليات الكيميائية ارتباطًا وثيقًا بقوانين الديناميكا الحرارية. تسمى التفاعلات الكيميائية التي تطلق الطاقة ، عادة في شكل حرارة وضوء ، طاردة للحرارة. هناك أيضًا تفاعلات ماصة للحرارة تمتص الطاقة. كل ما سبق لا يتعارض مع قوانين الديناميكا الحرارية: في حالة الاحتراق ، يتم إطلاق الطاقة في وقت واحد مع انخفاض في الطاقة الداخلية للنظام. في التفاعلات الماصة للحرارة ، تزداد الطاقة الداخلية للنظام بسبب تدفق الحرارة. من خلال قياس كمية الطاقة المنبعثة أثناء التفاعل (التأثير الحراري لتفاعل كيميائي) ، يمكن للمرء أن يحكم على التغير في الطاقة الداخلية للنظام. يقاس بالكيلوجول لكل مول (كيلوجول / مول).

مثال آخر. قانون هيس هو حالة خاصة للقانون الأول للديناميكا الحرارية. تنص على أن التأثير الحراري للتفاعل يعتمد فقط على الحالات الأولية والنهائية للمواد ولا يعتمد على المراحل الوسيطة للعملية. يتيح قانون هيس حساب التأثير الحراري للتفاعل في الحالات التي يكون فيها قياسه المباشر مستحيلًا لسبب ما.

مع ظهور نظرية النسبية وميكانيكا الكم ونظرية الجسيمات الأولية ، تم الكشف عن روابط أعمق بين الفيزياء والكيمياء. اتضح أن مفتاح شرح جوهر خواص المركبات الكيميائية ، آلية تحول المواد تكمن في بنية الذرات ، في العمليات الميكانيكية الكمومية لجسيماتها الأولية وخاصة إلكترونات الغلاف الخارجي. جزيئات المركبات العضوية وغير العضوية ، إلخ.

في مجال الاتصال بين الفيزياء والكيمياء ، نشأ قسم صغير نسبيًا من الأقسام الرئيسية للكيمياء مثل الكيمياء الفيزيائية ويتطور بنجاح ، والذي تبلور في نهاية القرن التاسع عشر. نتيجة للمحاولات الناجحة للدراسة الكمية للخواص الفيزيائية للمواد الكيميائية والمخاليط ، التفسير النظري للهياكل الجزيئية. كان الأساس التجريبي والنظري لهذا هو عمل د. Mendeleev Dmitry Ivanovich (اكتشاف القانون الدوري) ، Van't Hoff (الديناميكا الحرارية للعمليات الكيميائية) ، S. Arrhenius (نظرية التفكك الإلكتروليتي) ، إلخ. كان موضوع دراستها أسئلة نظرية عامة تتعلق ببنية وخصائص جزيئات المركبات الكيميائية ، وعمليات تحويل المواد فيما يتعلق بالاعتماد المتبادل لخصائصها الفيزيائية ، ودراسة شروط حدوث التفاعلات الكيميائية و الظواهر الفيزيائية التي تحدث في هذه الحالة. أصبحت الكيمياء الفيزيائية الآن علمًا متنوعًا يربط الفيزياء والكيمياء بشكل وثيق.

في الكيمياء الفيزيائية نفسها ، في الوقت الحالي ، برزت الكيمياء الكهربية ودراسة الحلول والكيمياء الضوئية والكيمياء البلورية وتطورت بالكامل كأقسام مستقلة بأساليبها الخاصة وأغراض الدراسة. في بداية القرن العشرين. كما برزت الكيمياء الغروية ، التي نشأت في أعماق الكيمياء الفيزيائية ، كعلم مستقل. منذ النصف الثاني من القرن العشرين. فيما يتعلق بالتطور المكثف لمشاكل الطاقة النووية ، نشأت أحدث فروع الكيمياء الفيزيائية وحصلت على تطور كبير - كيمياء الطاقة العالية ، كيمياء الإشعاع (موضوع دراستها هي التفاعلات التي تحدث تحت تأثير الإشعاع المؤين) ، والنظير كيمياء.

تعتبر الكيمياء الفيزيائية الآن أوسع أساس نظري عام لجميع العلوم الكيميائية. العديد من تعاليمها ونظرياتها لها أهمية كبيرة في تطوير الكيمياء العضوية وغير العضوية بشكل خاص. مع ظهور الكيمياء الفيزيائية ، بدأت دراسة المادة تتم ليس فقط من خلال طرق البحث الكيميائية التقليدية ، ليس فقط من وجهة نظر تكوينها وخصائصها ، ولكن أيضًا من جانب الهيكل والديناميكا الحرارية والحركية للعملية الكيميائية ، وكذلك من جانب اتصال الأخيرة واعتمادها على تأثير الظواهر المتأصلة في أشكال الحركة الأخرى (التعرض للضوء والإشعاع ، التعرض للضوء والحرارة ، إلخ).

من الجدير بالذكر أنه في النصف الأول من القرن العشرين. كان هناك حد بين الكيمياء والفروع الجديدة للفيزياء (ميكانيكا الكم ، النظرية الإلكترونية للذرات والجزيئات) العلم ، والتي أصبحت تعرف فيما بعد بالفيزياء الكيميائية. طبقت على نطاق واسع الأساليب النظرية والتجريبية لأحدث الفيزياء في دراسة تركيبة العناصر والمركبات الكيميائية ، وخاصة آلية التفاعلات. تدرس الفيزياء الكيميائية الترابط والانتقال المتبادل بين الأشكال الكيميائية ودون الذرية لحركة المادة.

في التسلسل الهرمي للعلوم الأساسية الذي قدمه ف. إنجلز ، تكون الكيمياء ملاصقة للفيزياء مباشرة. قدم هذا الحي السرعة والعمق اللذين اندمجا فيهما العديد من فروع الفيزياء بشكل مثمر في الكيمياء. تتحد الكيمياء ، من ناحية ، مع الفيزياء العيانية - الديناميكا الحرارية ، وفيزياء الوسائط المستمرة ، ومن ناحية أخرى - مع الفيزياء الدقيقة - الفيزياء الثابتة ، وميكانيكا الكم.

ومن المعروف جيدًا كيف كانت هذه الاتصالات مثمرة بالنسبة للكيمياء. أدت الديناميكا الحرارية إلى ظهور الديناميكا الحرارية الكيميائية - دراسة التوازن الكيميائي. شكلت الفيزياء الساكنة أساس الحركية الكيميائية - دراسة معدلات التحولات الكيميائية. كشفت ميكانيكا الكم جوهر قانون ديمتري إيفانوفيتش مندليف الدوري. النظرية الحديثة للتركيب الكيميائي والتفاعلية هي كيمياء الكم ، أي تطبيق مبادئ ميكانيكا الكم على دراسة الجزيئات و X التحولات.

دليل آخر على التأثير المثمر للفيزياء على العلوم الكيميائية هو التوسع المستمر في استخدام الأساليب الفيزيائية في البحث الكيميائي. إن التقدم اللافت للنظر في هذا المجال واضح بشكل خاص في مثال الطرق الطيفية. في الآونة الأخيرة ، من النطاق اللامتناهي للإشعاع الكهرومغناطيسي ، استخدم الكيميائيون فقط منطقة ضيقة من المناطق المرئية والمجاورة لنطاقات الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. أدى اكتشاف علماء الفيزياء لظاهرة امتصاص الرنين المغناطيسي إلى ظهور التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي ، وهو الأسلوب التحليلي الحديث الأكثر إفادة وطريقة لدراسة التركيب الإلكتروني للجزيئات ، والتحليل الطيفي بالرنين المغنطيسي الإلكتروني ، وهي طريقة فريدة لدراسة الوسيط غير المستقر. الجسيمات - الجذور الحرة. لقد فتح تطور الإشعاع السنكروتروني آفاقًا جديدة لتطوير هذا الفرع عالي الطاقة من التحليل الطيفي.

يبدو أن النطاق الكهرومغناطيسي بأكمله قد تم إتقانه ، ومن الصعب توقع مزيد من التقدم في هذا المجال. ومع ذلك ، ظهرت أشعة الليزر - مصادر فريدة في شدتها الطيفية - ومعها إمكانيات تحليلية جديدة بشكل أساسي. من بينها الرنين المغناطيسي بالليزر ، وهي طريقة سريعة التطور عالية الحساسية للكشف عن الجذور في الغاز. الاحتمال الآخر ، الرائع حقًا ، هو الاكتشاف التدريجي للذرات باستخدام الليزر - وهي تقنية تعتمد على الإثارة الانتقائية ، مما يجعل من الممكن تسجيل عدد قليل فقط من الذرات الأجنبية في الخلية. تم توفير فرص مذهلة لدراسة آليات التفاعلات الجذرية من خلال اكتشاف ظاهرة الاستقطاب الكيميائي للنواة.

من الصعب الآن تسمية منطقة في الفيزياء الحديثة لا تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على الكيمياء. خذ ، على سبيل المثال ، فيزياء الجسيمات الأولية غير المستقرة ، وهي بعيدة كل البعد عن عالم الجزيئات المبنية من النوى والإلكترونات. قد يبدو من المدهش أن تناقش المؤتمرات الدولية الخاصة السلوك الكيميائي للذرات التي تحتوي على البوزيترون أو الميون ، والتي ، من حيث المبدأ ، لا يمكن أن تعطي مركبات مستقرة. ومع ذلك ، فإن المعلومات الفريدة حول التفاعلات فائقة السرعة ، والتي تسمح مثل هذه الذرات بالحصول عليها ، تبرر تمامًا هذا الاهتمام.

العلاقة بين الكيمياء والبيولوجيا

من المعروف أن الكيمياء والبيولوجيا سلكتا طريقتهما الخاصة لفترة طويلة ، على الرغم من أن الحلم الطويل الأمد للكيميائيين كان إنشاء كائن حي في المختبر.

حدث تقوية حادة للعلاقة بين الكيمياء والبيولوجيا نتيجة لإنشاء A.M. نظرية بتليروف عن التركيب الكيميائي للمركبات العضوية. مسترشدين بهذه النظرية ، دخل الكيميائيون العضويون في منافسة مع الطبيعة. أظهرت الأجيال اللاحقة من الكيميائيين براعة كبيرة وعملًا وخيالًا وبحثًا إبداعيًا عن توليف موجه للمادة. لم تكن نيتهم ​​تقليد الطبيعة فحسب ، بل أرادوا تجاوزها. واليوم يمكننا أن نقول بثقة أنه تم تحقيق ذلك في كثير من الحالات.

إن أهمية الكيمياء بين العلوم التي تدرس الحياة عظيمة بشكل استثنائي. كانت الكيمياء هي التي كشفت عن أهم دور للكلوروفيل كأساس كيميائي لعملية التمثيل الضوئي ، والهيموجلوبين كأساس لعملية التنفس ، وتم إنشاء الطبيعة الكيميائية لانتقال الإثارة العصبية ، وتم تحديد بنية الأحماض النووية ، إلخ. لكن الشيء الرئيسي هو أن الآليات الكيميائية ، بشكل موضوعي ، تكمن في أساس العمليات البيولوجية ، وظائف الكائنات الحية. يمكن التعبير عن جميع الوظائف والعمليات التي تحدث في الكائن الحي بلغة الكيمياء ، في شكل عمليات كيميائية محددة.

العلوم الأخرى التي ظهرت عند تقاطع علم الأحياء والكيمياء والفيزياء: الكيمياء الحيوية - علم التمثيل الغذائي والعمليات الكيميائية في الكائنات الحية ؛ الكيمياء الحيوية العضوية - علم التركيب والوظائف وطرق تخليق المركبات التي تتكون منها الكائنات الحية ؛ البيولوجيا الفيزيائية والكيميائية كعلم لعمل أنظمة نقل المعلومات المعقدة وتنظيم العمليات البيولوجية على المستوى الجزيئي ، وكذلك الفيزياء الحيوية والكيمياء الفيزيائية الحيوية والبيولوجيا الإشعاعية.

في الوقت الحاضر ، بالنسبة للكيمياء ، أصبح تطبيق المبادئ البيولوجية مهمًا بشكل خاص ، حيث تتركز تجربة تكيف الكائنات الحية مع ظروف الأرض على مدى ملايين السنين ، وتجربة إنشاء الآليات والعمليات الأكثر تقدمًا. هناك بالفعل إنجازات معينة على طول هذا المسار.

في الوقت الحاضر ، أصبحت آفاق ظهور وتطوير كيمياء جديدة واضحة للعيان ، على أساسها سيتم إنشاء تقنيات صناعية منخفضة النفايات وخالية من النفايات وموفرة للطاقة.

اليوم ، توصل الكيميائيون إلى استنتاج مفاده أنه ، باستخدام نفس المبادئ التي بنيت عليها كيمياء الكائنات الحية ، في المستقبل (دون تكرار الطبيعة بالضبط) سيكون من الممكن بناء كيمياء جديدة بشكل أساسي ، والتحكم الجديد في العمليات الكيميائية ، حيث سيتم تطبيق مبادئ تخليق الجزيئات المتشابهة. من المتصور إنشاء محولات تستخدم ضوء الشمس بكفاءة عالية ، وتحويله إلى طاقة كيميائية وكهربائية ، وكذلك طاقة كيميائية إلى ضوء شديد الكثافة.

لإتقان التجربة التحفيزية للحياة البرية وتنفيذ المعرفة المكتسبة في الحفلة الراقصة. حدد كيميائيو الإنتاج عددًا من الطرق الواعدة.

الأول هو تطوير البحث في مجال الحفز المعدني المركب مع التوجه نحو الأشياء المقابلة من الطبيعة الحية. يتم إثراء هذا الحفز بالطرق المستخدمة من قبل الكائنات الحية في التفاعلات الأنزيمية ، وكذلك بطرق التحفيز الكلاسيكي غير المتجانس.

الطريقة الثانية هي نمذجة المحفزات الحيوية. في الوقت الحاضر ، بسبب الانتقاء الاصطناعي للهياكل ، كان من الممكن بناء نماذج من العديد من الإنزيمات التي تتميز بالنشاط العالي والانتقائية ، وأحيانًا مماثلة لتلك الموجودة في الأصول الأصلية ، أو مع قدر أكبر من البساطة في التركيب.

أقسام الكيمياء الحديثة

الكيمياء الحديثة هي منطقة شاسعة من العلوم الطبيعية لدرجة أن العديد من أقسامها مستقلة بشكل أساسي ، وإن كانت تخصصات علمية وثيقة الصلة.

على أساس الأشياء المدروسة (المواد) ، تنقسم الكيمياء عادة إلى مواد عضوية وغير عضوية. تتعامل الكيمياء الفيزيائية ، بما في ذلك كيمياء الكم والكيمياء الكهربية والديناميكا الحرارية الكيميائية والحركية الكيميائية ، مع شرح جوهر الظواهر الكيميائية ووضع قوانينها العامة على أساس المبادئ الفيزيائية والبيانات التجريبية. الكيمياء التحليلية والغروية هي أيضًا أقسام مستقلة (انظر قائمة الأقسام أدناه).

توصف التكنولوجيا الكيميائية الأسس التكنولوجية للإنتاج الحديث - علم الأساليب الاقتصادية ووسائل المعالجة الكيميائية الصناعية للمواد الطبيعية الجاهزة والإنتاج الاصطناعي للمنتجات الكيميائية غير الموجودة في البيئة الطبيعية.

الجمع بين الكيمياء والعلوم الطبيعية الأخرى ذات الصلة هو الكيمياء الحيوية ، والكيمياء العضوية الحيوية ، والكيمياء الجيولوجية ، والكيمياء الإشعاعية ، والكيمياء الضوئية ، إلخ.

تم تطوير الأسس العلمية العامة للطرق الكيميائية في نظرية المعرفة ومنهجية العلم.

الكيمياء الزراعية

تتعامل الكيمياء التحليلية مع دراسة المواد من أجل فهم تركيبها الكيميائي وهيكلها ، في إطار هذا التخصص ، يتم تطوير طرق تجريبية للتحليل الكيميائي.

الكيمياء الحيوية العضوية

تدرس الكيمياء الحيوية المواد الكيميائية وتحولاتها والظواهر التي تصاحب هذه التحولات في الكائنات الحية. ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالكيمياء العضوية وكيمياء الأدوية والكيمياء العصبية والبيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة.

الكيمياء الحسابية

الجيوكيمياء - علم التركيب الكيميائي للأرض والكواكب (الكيمياء الكونية) ، قوانين توزيع العناصر والنظائر ، عمليات تكوين الصخور والتربة والمياه الطبيعية.

كيمياء الكم

كيمياء الغروانية

كيمياء الحاسوب

كيمياء مستحضرات التجميل

الكيمياء الكونية

كيمياء رياضية

علم المواد

الكيمياء العضوية المعدنية

الكيمياء غير العضوية تدرس خصائص وتفاعلات المركبات غير العضوية. لا توجد حدود واضحة بين الكيمياء العضوية وغير العضوية ؛ بل على العكس ، هناك تخصصات عند تقاطع هذه العلوم ، على سبيل المثال ، الكيمياء العضوية المعدنية.

تخصص الكيمياء العضوية المواد المبنية على أساس الهيكل الكربوني كموضوع للدراسة.

الكيمياء العصبية موضوعها دراسة الوسطاء والببتيدات والبروتينات والدهون والسكريات والأحماض النووية وتفاعلاتها والدور الذي تلعبه في تكوين وتطور وتغيير الجهاز العصبي.

البتروكيماويات

كيمياء عامة

كيمياء تحضيرية

الكيمياء الإشعاعية

الكيمياء فوق الجزيئية

الكيمياء النظرية

الأدوية

تدرس الكيمياء الفيزيائية الأساس الفيزيائي والأساسي للأنظمة والعمليات الكيميائية. تشمل المجالات الرئيسية للبحث الديناميكا الحرارية الكيميائية ، وعلم الحركة ، والكيمياء الكهربائية ، والميكانيكا الإحصائية ، والتحليل الطيفي. تشترك الكيمياء الفيزيائية كثيرًا مع الفيزياء الجزيئية. تتضمن الكيمياء الفيزيائية استخدام طريقة متناهية الصغر. الكيمياء الفيزيائية هي تخصص منفصل عن الفيزياء الكيميائية.

الكيمياء الضوئية

كيمياء المركبات الجزيئية

كيمياء جزيئات الكربون الواحد

كيمياء البوليمرات

كيمياء التربة

تحدد الكيمياء النظرية كمهمتها التعميم النظري وإثبات معرفة الكيمياء من خلال التفكير النظري الأساسي (عادة في مجال الرياضيات أو الفيزياء).

الكيمياء الحرارية

كيمياء السموم

الكيمياء الكهربائية

الكيمياء البيئية؛ الكيمياء البيئية

الكيمياء النووية هي دراسة التفاعلات النووية والعواقب الكيميائية للتفاعلات النووية.

الكيمياء هي علم التركيب وخصائص المواد وتحولاتها والظواهر التي تصاحب هذه التحولات. في الكيمياء كعلم ، يمكن تمييز ثلاثة أهداف رئيسية. الهدف الأول ، الرئيسي للكيمياء هو دراسة بنية المركبات ، وتطوير نظرية بنية وخصائص الجزيئات والمواد بشكل عام.

من خلال معرفة بنية جزيء معين وخصائصه ، يمكن للمرء أن يبني نظريات مختلفة حول تفاعل المركب ، والحركية ، وآليات التفاعلات الكيميائية والظواهر التحفيزية. تتم جميع التحولات الكيميائية في اتجاه واحد أو آخر ، اعتمادًا على تكوين وهيكل الجزيئات والأيونات والجذور وما إلى ذلك.

الكيمياء هي عالم المعجزات ، وسعادة البشرية مختبئة فيها ، وستكون أعظم غزوات العقل في هذا العالم.

مكسيم جوركي

بمعرفة ذلك ، يمكن للمرء أن يجد طرقًا مختلفة للحصول على منتجات جديدة لها خصائص مختلفة تمامًا عن المركب الأصلي. من هذا يتبع المهمة الثانية للكيمياء - تخليق مواد جديدة ذات الخصائص المرغوبة. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم إيجاد طرق للحصول على هذه المركبات بشكل أكثر فائدة: المحفزات وظروف التفاعل.

الاتجاه الرئيسي الثالث هو التحليل. هذه المهمة الآن لا تقل أهمية عن الآخرين. هذا يرجع إلى الزيادة في عدد الأجسام الكيميائية المختلفة والمواد الجديدة. من الضروري أيضًا تحديد التأثيرات البيئية.

كائنات دراسة الكيمياء غير العضوية هي جميع العناصر الكيميائية ومركباتها. القضية الرئيسية هي دراسة خصائص المركبات الكيميائية. بالإضافة إلى الخصائص الكيميائية ، فإن الخصائص الفيزيائية والبيولوجية وغيرها من الخصائص للمركبات مهمة أيضًا. وتشارك في هذا أيضًا علوم أخرى.

لذا ، فإن المكونات المهمة في دراسة الكيمياء هي الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الحيوية. تجمع هذه العلوم حاليًا بين عدد من العلوم الأخرى: كيمياء الكم ، الديناميكا الحرارية الكيميائية (الكيمياء الحرارية) ، الحركية الكيميائية ، الكيمياء الكهربائية ، الكيمياء الضوئية ، كيمياء الطاقة العالية ، كيمياء الكمبيوتر ، إلخ.

فقط هذه القائمة من علوم الاتجاه الكيميائي تتحدث عن تنوع الشكل الكيميائي لحركة المادة وتأثيرها على الحياة اليومية. هناك العديد من الاتجاهات في تطوير الكيمياء التطبيقية ، المصممة لحل مشاكل محددة للنشاط العملي البشري. لقد وصلت العلوم الكيميائية إلى مستوى عالٍ من التطور لدرجة أنها بدأت في ظهور أنواع جديدة من الصناعات والتقنيات.

الكيمياء كعلم

الكيمياء هي علم المواد وبنيتها وخصائصها وتحولاتها. بمعنى واسع ، المادة هي أي نوع من المواد التي لها كتلتها الخاصة ، مثل الجسيمات الأولية. في الكيمياء ، يكون مفهوم المادة أضيق ، أي: المادة هي أي مزيج من الذرات والجزيئات.

تسمى تحولات المواد ، مصحوبة بتغيير في تكوين الجزيئات تفاعلات كيميائية. الكيمياء التقليدية تدرس التفاعلات التي تحدث على المستوى العياني (في المختبر أو في العالم الخارجي) وتفسرها على المستوى الجزيئي الذري. من المعروف ، على سبيل المثال ، أن الكبريت يحترق في الهواء بلهب أزرق ، وينبعث منه رائحة نفاذة. هذه ظاهرة عيانية.

الكيمياء الحديثة قادرة على دراسة التفاعلات الكيميائية التي تنطوي على جزيئات فردية بطاقة محددة بدقة. باستخدام هذا ، من الممكن التحكم في مسار التفاعلات الكيميائية من خلال توفير الطاقة لأجزاء معينة من الجزيء. يعد التحكم في العمليات الكيميائية على المستوى الجزيئي أحد السمات الرئيسية للكيمياء الحديثة.

الكيمياء كطريقة لدراسة الخصائص الكيميائية وبنية المواد هي علم متعدد الاستخدامات ومثمر للغاية. حتى الآن ، تم التعرف على حوالي 15 مليون مادة عضوية وحوالي نصف مليون مادة غير عضوية ، ويمكن لكل من هذه المواد أن تدخل في عشرات التفاعلات ، ولكل منها بنية داخلية. يحدد الهيكل الداخلي الخواص الكيميائية ؛ في المقابل ، يمكننا في كثير من الأحيان الحكم على بنية المادة من خلال الخواص الكيميائية.

الكيمياء الحديثة متنوعة للغاية من حيث الأشياء وطرق دراستهم لدرجة أن العديد من أقسامها عبارة عن علوم مستقلة. أعطى تفاعل الكيمياء والفيزياء علمين في وقت واحد: الكيمياء الفيزيائيةو الفيزياء الكيميائية، وهذه العلوم ، على الرغم من تشابه الأسماء ، تدرس كائنات مختلفة تمامًا. تبحث الكيمياء الفيزيائية في المواد التي تتكون من عدد كبير من الذرات والجزيئات ، باستخدام الطرق الفيزيائية واستنادًا إلى قوانين الفيزياء. تركز الفيزياء الكيميائية على الدراسة الفيزيائية للعمليات الكيميائية الأولية وهيكل الجزيئات ؛ موضوعها هو جزيئات المادة الفردية.

الكيمياء الحيوية هي أحد المجالات المتقدمة في الكيمياء - وهو علم يدرس الأسس الكيميائية للحياة.

تم الحصول على نتائج مثيرة للغاية في هذا المجال كيمياء الفضاء، الذي يتعامل مع العمليات الكيميائية التي تحدث على الكواكب والنجوم ، وكذلك في الفضاء بين النجوم.

أصغر مجال في الكيمياء هو ذلك الذي ظهر حرفياً في العقد الماضي. كيمياء رياضية.وتتمثل مهمتها في تطبيق الأساليب الرياضية لمعالجة القوانين الكيميائية ، والبحث عن العلاقات بين بنية وخصائص المواد ، وترميز المواد وفقًا لتركيبها الجزيئي ، وإحصاء عدد أيزومرات المواد العضوية. تتفاعل الكيمياء الحديثة عن كثب مع جميع مجالات العلوم الطبيعية الأخرى. لا يكتمل أي بحث كيميائي جاد دون استخدام الأساليب الفيزيائية لتأسيس بنية المواد والطرق الرياضية لتحليل النتائج.

أساس الكيمياء هو النظرية الجزيئية الذرية ، ونظرية بنية الذرات والجزيئات ، وقانون حفظ الكتلة والطاقة ، والقانون الدوري.