Предмет и задачи химии

Предмет и задачи химии

Предмет и задачи химии

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по математике:

Решение задач по математике

Предмет и задачи химии

Химия - одна из наук о природе, изучающая молекулярно-атомные преобразования веществ , то есть, при которых молекулы одних веществ разрушаются, а на их месте образуются молекулы прочих веществ с новыми свойствами.

Задачей химии является исследование свойств элементов и химических соединений, изучению зависимости свойств веществ от их состава и строения, изучения условий превращения одних веществ в другие, распространение химических веществ в природе, технологий их получения, механизмов взаимодействия химических соединений, а также практическое использование химических реакций .

Существует мнение, что название «химия» произошло от араб. کيمياء . В свою очередь предполагают, что это арабское слово произошло от египетского Chemi или Kimi (древнее название Египта), что означало «черный» и впоследствии было заимствовано греками . Впоследствии, когда Египет был захвачен арабами, последние заимствовали это слово. Согласно соображениями греческих специалистов, слово химия происходит от χύμα и χυμεύειν. Запись Χυμεία впервые появляется в произведении С. Панополитського «Eπι της δυνάμεως και της συστάσεως των υδάτων». В греческой библиографии срок химия и его производные писали сυ [ y ] к 1828, а сейчас делают попытки восстановить правильное историческое написание.

Разделы химии

  1. Общая химия - изучает теоретические основы системы знаний о веществе и химические превращения .
  2. Неорганическая химия - изучает вещества неорганической природы и свойства химических элементов .
  3. Органическая химия - изучает вещества органической природы - соединения углерода .
  4. Аналитическая химия - изучает принципы и методы определения химического состава вещества .
  5. Трансфазного химия - изучает реакции в гетерогенных системах (твердая-жидкая или жидкая-жидкая), которые происходят с участием небольшого количества агента, переносит Химические из одной фазы через поверхность раздела в другую, где идет реакция.
  6. Хемометрика - раздел аналитической химии, получает химические данные с помощью математических методов обработки данных.
  7. Физическая химия - изучает химические явления и процессы на основе общих принципов физики с использованием физических экспериментальных методов.
  8. Электрохимия - изучает свойства систем, содержащих ионные проводники , и превращения веществ на границе раздела фаз с участием заряженных частиц.
  9. магнетоелектрохимия - раздел электрохимии, где изучаются явления и процессы, происходящие под воздействием магнитного поля.
  10. Радиохимия - изучает химические и физико-химические свойства радиоактивных элементов и веществ.
  11. Коллоидная химия - изучает дисперсные системы и поверхностные явления на границе раздела фаз.
  12. Механохимия - изучает химические и физико-химические превращения при механическом воздействии на вещество
  13. Биологическая химия (биохимия) - фундаментальная биомедицинская наука и учебная дисциплина, изучающая химический состав живых организмов и химические превращения, которым подвергаются молекулы , входящие в их состав.
  14. Биоорганическая химия - наука , изучающая химическую структуру и свойства органических соединений углерода, входящих в состав живых организмов и является основой строения и функции живых клеток. Рассматривает закономерности строения и реакций основных классов углеродных соединений в связи с их биологическими функциями и влиянием на процессы, происходящие в биологических системах.
  15. Фармацевтическая химия - наука, изучающая способы получения, строение и физико-химические свойства лекарственных средств ; взаимосвязь между их химическому строению и действию на организм; методы контроля качества и изменения, которые происходят при сохранении лекарств и применения их в медицине.
  16. Клиническая биохимия - это клинико-диагностическая наука, в задачи которой входят разработка и использование стандартных методов диагностики, контроля за ходом заболевания с позиции биохимии .
  17. Токсикологическая химия - наука, изучающая методы выделения токсикологических веществ из различных объектов, а также методы выявления и количественного определения этих веществ.
  18. Теоретическая химия - раздел химии, использует методы физики для предсказания химических явлений.
  19. Квантовая химия - область науки, которая использует принципы квантовой механики для численных расчетов структур и свойств химических молекул.
  20. Компьютерная химия
  21. Математическая химия - область науки, которая использует математическое моделирование в химических явлений.
  22. Вычислительная химия - область науки, которая использует принципы информатики для решения химических задач.
  23. Хемоинформатики - область науки, которая имеет целью применения компьютера и информатики для решения проблем химии.
  24. Молекулярная динамика - компьютерное моделирование движения атомов и молекул в газах , жидкостях и твердых телах .
  25. Молекулярная механика - область науки, которая использует классическую механику для моделирования молекулярных систем.
  26. Спектрохимия - область химии, в которой изучается взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, когда это взаимодействие не вызывает химических изменений вещества.
  27. Криохимия - раздел химiи, где изучаются закономерности течения химiчних реакций при низких (70-223 К) и сверхнизких (нижче70 К) температурах.
  28. Геохимия - изучает химический состав Земли и законы распространения, сочетание и движения атомов химических элементов и их стабильных изотопов в различных оболочках земного шара.
  29. Топохимия - изучает строение поверхности кристаллических веществ на атомно-молекулярном уровне, реакции на поверхности кристаллов , процессы ассоциации и диссоциации молекул .
  30. Супрамолекулярная химия - междисциплинарная отрасль химии, сосредоточивается на изучении химических систем, состоящих из определенного определенного количества молекулярных блоков или компонентов.
  31. Нанохимия - раздел химии, где объектами изучения являются тела, размер которых лежит в диапазоне 1-100 нм., Где физические и химические свойства тел существенно зависят от размера, исследует состав и структуру нанотил.
  32. Комбинаторная химия - область химической науки, цель которой заключается в быстром синтезе или компьютерной генерации разных, но структурно родственных, биологически активных соединений или материалов и высокопроизводительном биологическом скрининга полученных веществ.
  33. Фемтохимия - раздел химии, изучающий химические процессы во временном диапазоне 10 -15 -10 -12 секунды .
  34. Теория взрывчатых веществ - раздел химии, изучающий химические процессы при взрыве ВР.
  35. Агрохимия - область науки, которая изучает биохимические процессы и круговорот веществ в системе почва - растение - удобрения .
  36. Экологическая химия - наука о химических процессах и взаимодействии в окружающей среде (экосфере).
  37. Химия лекарств
  38. структурная химия
  39. Термоелектрохимия
  40. Ядерная химия

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Действительные функции действительного переменного
Светопрозрачные ограждающие конструкции
Построение эпюр внутренних усилий (продольной силы)
Проекции цилиндров

Основные понятия о предмете и задачи химии в мире

Атом - базовое понятие химии, это наименьшая частица химического элемента , сохраняющая все его химические свойства . Атом состоит из плотного ядра из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов , которое окружено гораздо большей облаком отрицательно заряженных электронов . Когда число протонов соответствует числу электронов, атом электрически нейтрален; в противном случае это ион , с определенным зарядом. Атомы классифицируются по числу протонов и нейтронов: число протонов определяет химический элемент , а число нейтронов определяет нуклид элемента.

Химический элемент - тип (вид, сорт) атомов с одинаковым зарядом атомных ядер (то есть одинаковым количеством протонов в ядре атома ) и определенной совокупностью свойств, но масса ядра атома химического элемента может быть разной, в зависимости от количества нейтронов в нем. Совокупность атомов элемента с одинаковой массой называется нуклидом , а изотопами называются атомы одного элемента с различными массами. Атомы данного химического элемента отличаются от атомов других элементов величиной заряда ядра , количеством и характером размещения электронов вокруг ядра, размерами и химическими свойствами. В нейтрального атома число электронов на электронных оболочках равна заряду ядра.

Предмет и задачи химии

Вещество - вид материи , которая в отличие от поля , характеризуется массой и состоит из элементарных частиц ( электронов , протонов , нейтронов , мезонов и т.д.). Характерным свойством таких частиц есть отличные от нуля Барионное Число или лептонное число . Сроком вещество обозначают главным образом материю вещество организованную в атомы , молекулы и тому подобное. [3]Все разнообразие физических и химических свойств веществ обусловлено взаимодействием между электронами и атомными ядрами , а также между атомами, молекулами, ионами. Химические вещества , состоящие из атомов одного вида, является простыми , из атомов разных видов - сложными. Сложные химические вещества разделяются на органические и неорганические .

Простые вещества - вещества молекулы которых состоят из атомов одного и того же химического элемента . Например, к простым веществам относятся водород , азот , хлор и другие, потому что молекулы водорода H 2 состоят только из атомов водорода ( водорода ), молекулы азота N 2 - только из атомов азота ( азота ), молекулы хлора Cl 2 - только из атомов хлора . Молекулы некоторых простых веществ состоят только из одного атома . Например, молекулы гелияи аргона состоят из одного атома гелия - He и аргона - Ar. Молекулы всех других инертных газов тоже состоят из одного атома.

Химическое соединение является веществом , молекулы которого состоят из атомов двух или более химических элементов соединенных между собой тем или иным типом химической связи , в отличие от простых веществ . Обычно это молекула, которая может определяться определенной химической формуле . Сложных веществ несравненно больше, чем простых. Если простых веществ теперь известно более 400, то сложных веществ в неорганической химии - более 50 тыс., А в органической химии - около 3 млн.

Молекула (новолат. Molecula , уменьшительно от лат. Moles - масса) - способна к самостоятельному существованию маленькая частичка простой или сложной вещества, имеет ее основные химические свойства, которые определяются ее составом и строением. Молекула состоит из атомов , а если точнее, то с атомных ядер , окруженных определенным числом внутренних электронов , и внешних валентных электронов, которые образуют химические связи . Внутренние электроны атомов обычно не участвуют в образовании химических связей. Состав и строение молекул вещества не зависят от способа ее получения. В случае одноатомных молекул (например, инертных газов) Понятие молекулы и атома совпадают.

Химичнний связь - это взаимодействие между атомами , которая удерживает их в молекуле или твердом теле . Химическая связь является результатом сложного взаимодействия электронов и ядер атомов и описываются квантовой механикой.

Количество вещества - физическая величина , характеризующая количество однотипных структурных единиц (долей). Под структурными единицами понимаются любые частицы, из которых состоит вещество ( атомы , молекулы , ионы , электроны или любые другие частицы). В международной системе единиц СИ количество вещества наряду с массой (тоже фактически коррелирует с количеством частиц) относится к основным единиц отдельного типа. Таким образом, количество вещества в системе СИ не может быть выражена через другие базовые единицы. Единица количества вещества называется моль. Моль равно количеству вещества системы, которая содержит столько же частиц, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода-12.

Химические свойства - свойства веществ , касающиеся химических процессов, то есть это такие свойства, которые проявляются в ходе химической реакции. К химическим свойствам относится способность реагировать с другими веществами, а также склонность к расписанию. Химические свойства вещества зависят не только от количественного и качественного состава, то есть с каких и скольких атомов химических элементов она состоит, но и от химической структуры молекул вещества (структура изомерия ) и от пространственной конфигурации молекул ( конформация и стереоизомерия ).

Химическая реакция , или химическое преобразование - это преобразование веществ, при котором молекулы одних веществ разрушаются и на их месте образуются молекулы других веществ с другим атомным составом. Химические реакции можно изображать химическими уравнениями . Реакции сопровождаются разрывом старых и созданием новых химических связей.

Химическое равновесие - это термодинамическое равновесие в открытых системах, когда количество молей каждого из компонентов, составляющих систему, остается неизменной. Такой равновесия системы приобретает, когда скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

Химические законы:

  • закон сохранения массы ,
  • закон сохранения энергии ,
  • закон Авогадро ,
  • закон действующих масс ,
  • закон постоянства состава ,
  • закон объемных отношений газов ,
  • закон кратных отношений

и другие.

Химия — одна из естественных наук, изучающих природу. Бесконечное многообразие тел и явлений природы проникнуто единством, которое заключается в материальности мира. Окружающий нас мир существует объективно, независимо от человеческого сознания; он представляет собой различные виды движущейся материи, различные формы ее проявления. Материя бесконечно многообразна. Это объясняется тем, что она состоит из различного типа дискретных частиц, находящихся во взаимодействии. Те виды материи, дискретные частицы которых имеют конечную массу покоя, называются веществом. Веществом, в частности, являются такие элементарные частицы, как протон, нейтрон, электрон и др. Сочетанием этих и других элементарных частиц образуются более сложные образования — ядра атомов, атомы, молекулы, ионы, кристаллы, живые организмы и т. п. Те виды материи, дискретные частицы которых не имеют массы покоя, называются полями. Таковы электромагнитное и ядерное поля. Поле и вещество находятся в непрерывной связи друг с другом, поскольку любые частицы вещества связаны между собой тем или иным полем. Материя неразрывно связана с движением. Движение — это изменение вообще, всякое взаимодействие материальных объектов, это свойство и способ существования материи. Оно происходит в пространстве и времени, которые являются всеобщими формами существования материи. В своей практической деятельности человек имеет дело с конкретными проявлениями движущейся материи, т. е. конкретными ее видами — с веществами, например с кислородом, мелом, сахаром, водой и т. д. Химия — наука, изучающая состав, строение и свойства веществ, процессы их превращений и те явления, которыми сопровождаются эти превращения. Задачи химии:

  • Получение веществ с заданными свойствами.
  • Интенсификация промышленных процессов.
  • Использование энергии химических превращений.
  • Охрана окружающей среды.

Каждый существующий материал состоит из материи - даже наших собственных тел. Химия участвует во всем, что мы делаем, от выращивания и приготовления пищи до уборки наших домов и тел и запуска космического челнока. Химия является одной из физических наук, которые помогают нам описывать и объяснять наш мир.

Всё о химии

Химия Задачи
Решения Ответы

Есть пять основных отраслей химии, каждая из которых имеет много областей исследования. Аналитическая химия использует качественные и количественные наблюдения для определения и измерения физических и химических свойств веществ. В некотором смысле вся химия является аналитической. Физическая химия объединяет химию с физикой. Физические химики изучают, как материя и энергия взаимодействуют. Термодинамика и квантовая механика являются двумя важными разделами физической химии. Органическая химия специально изучает соединения, которые содержат элемент углерода . Углерод обладает многими уникальными свойствами, которые позволяют ему образовывать сложные химические связи и очень большие молекулы. Органическая химия известна как «Химия Жизни», потому что все молекулы, составляющие живую ткань, содержат в своем составе углерод. Неорганическая химия изучает такие материалы, как металлы и газы, которые не имеют углерода в составе. Биохимия - это изучение химических процессов, происходящих в живых организмах. Области исследования В этих широких категориях находятся бесчисленные области исследований, многие из которых оказывают важное влияние на нашу повседневную жизнь. Химики улучшают многие продукты, от продуктов питания, которые мы едим, и одежды, которую мы носим, до материалов, из которых мы строим наши дома. Химия помогает защитить окружающую среду и ищет новые источники энергии.

Пищевая химия

Наука о продуктах питания имеет дело с тремя биологическими компонентами пищи - углеводами, липидами и белками. углеводыэто сахара и крахмалы, химическое топливо, необходимое для функционирования наших клеток.

Липиды - это жиры и масла, которые являются неотъемлемыми частями клеточных мембран и смазывают и смягчают органы в организме. Поскольку жиры имеют в 2,25 раза больше энергии на грамм, чем углеводы или белки, многие люди пытаются ограничить свое потребление, чтобы избежать избыточного веса.

Белки представляют собой сложные молекулы, состоящие из 100-500 или более аминокислот, которые объединены в цепи и сложены в трехмерные формы, необходимые для структуры и функции каждой клетки. Наши тела могут синтезировать некоторые из аминокислот; однако восемь из них, незаменимые аминокислоты, должны приниматься как часть нашей пищи. Пищевые ученые также обеспокоены неорганическими компонентами пищи, такими как содержание воды, минералов, витаминов и ферментов.

Зачатки химии возникли ещё со времён появления человека. Поскольку человек всегда так или иначе имел дело с химическими веществами, его первые эксперименты с огнём, дублением шкур, приготовлением пищи можно назвать зачатками практической химии.Вики

Пищевые химики улучшают качество, безопасность, хранение и вкус нашей пищи. Пищевые химики могут работать в частной промышленности для разработки новых продуктов или улучшения обработки. Они также могут работать в государственных учреждениях, таких как Управление по контролю за продуктами и лекарствами, для проверки продуктов питания и обработчиков, чтобы защитить нас от загрязнения или вредных действий. Пищевые химики тестируют продукты, чтобы предоставить информацию, используемую для этикеток питания, или определить, как упаковка и хранение влияют на безопасность и качество продуктов питания. Ароматизаторы работают с химическими веществами, чтобы изменить вкус пищи. Химики могут также работать над другими способами улучшения сенсорной привлекательности, такими как улучшение цвета, запаха или текстуры.

Экологическая химия

Химики-экологи изучают, как химические вещества взаимодействуют с природной средой. Химия окружающей среды - это междисциплинарное исследование, которое включает в себя как аналитическую химию, так и понимание науки об окружающей среде. Химики-экологи должны сначала понять химические и химические реакции, присутствующие в естественных процессах в почве, воде и воздухе. Отбор проб и анализ могут затем определить, не повлияла ли деятельность человека на окружающую среду или вызывала ли вредные реакции на нее. Качество воды является важной областью химии окружающей среды. «Чистая» вода не существует в природе; в нем всегда есть минералы или другие вещества, растворенные в нем. Химики по качеству воды проверяют реки, озера и океаническую воду на такие характеристики, как растворенный кислород, соленость, мутность, взвешенные отложения и pH. Вода, предназначенная для потребления человеком, не должна содержать вредных загрязнений и может быть обработана такими добавками, как фтор и хлор, для повышения ее безопасности.

Агрохимия

Сельскохозяйственная химия связана с веществами и химическими реакциями, которые связаны с производством, защитой и использованием сельскохозяйственных культур и домашнего скота. Это очень междисциплинарная область, которая опирается на связи со многими другими науками. Сельскохозяйственные химики могут работать с Министерством сельского хозяйства , Агентством по охране окружающей среды, Управлением по контролю за продуктами и лекарствами или частной промышленностью. Сельскохозяйственные химики разрабатывают удобрения, инсектициды и гербициды, необходимые для крупномасштабного растениеводства. Они также должны следить за тем, как используются эти продукты и как они влияют на окружающую среду. Пищевые добавки разработаны для повышения продуктивности мясных и молочных стад.

Сельскохозяйственная биотехнология является

быстро растущим направлением для многих сельскохозяйственных химиков. Генетические манипуляции с культурами для устойчивости к гербицидам, используемым для борьбы с сорняками на полях, требуют детального понимания как растений, так и химических веществ на молекулярном уровне. Биохимики должны понимать генетику, химию и бизнес-потребности для создания культур, которые легче транспортировать или имеют более длительный срок хранения.

Химическая инженерия

Инженеры-химики исследуют и разрабатывают новые материалы или процессы, которые включают химические реакции. Химическая инженерия объединяет знания в области химии с инженерными и экономическими концепциями для решения технологических задач. Химическая инженерия делится на две основные группы: промышленное применение и разработка новых продуктов. Отрасли требуют, чтобы инженеры-химики изобрели новые способы сделать производство своей продукции более простым и экономичным. Инженеры-химики участвуют в проектировании и эксплуатации перерабатывающих предприятий, разрабатывают процедуры безопасности при обращении с опасными материалами и контролируют производство почти каждого продукта, который мы используем. Инженеры-химики работают над разработкой новых продуктов и процессов в каждой области - от фармацевтики до топлива и компьютерных компонентов.

Геохимия

Геохимики объединяют химию и геологию для изучения состава и взаимодействия веществ, обнаруженных на Земле. Геохимики могут проводить больше времени в полевых исследованиях, чем химики других типов. Многие из них работают в Геологической службе или в Агентстве по охране окружающей среды, чтобы определить, как добыча полезных ископаемых и отходы могут повлиять на качество воды и окружающую среду. Они могут отправиться в удаленные заброшенные шахты, чтобы собрать пробы и провести грубые полевые оценки, а затем проследовать за потоком через его водораздел, чтобы оценить, как загрязняющие вещества движутся через систему. Нефтяные геохимики работают в нефтегазовых компаниях для поиска новых энергетических запасов. Они также могут работать на трубопроводах и нефтяных вышках, чтобы предотвратить химические реакции, которые могут вызвать взрывы или разливы.

Судебная химия

Судмедэксперты собирают и анализируют вещественные доказательства, оставленные на месте преступления, чтобы помочь определить личности причастных лиц, а также ответить на другие жизненно важные вопросы относительно того, как и почему было совершено преступление. Судмедэксперты используют широкий спектр методов анализа, таких как хроматография, спектрометрия и спектроскопия. В новом исследовании, опубликованном в журнале Американского общества масс-спектрометрии, ученые из химического факультета решили применить лазерные технологии в области криминалистики. Они разработали систему, которая выходит за рамки идентификации отпечатка пальца. Техника может захватывать молекулы, содержащиеся в отпечатке пальца, в том числе липиды, белки, генетический материал или даже следы взрывчатых веществ, которые могут быть дополнительно проанализированы. Новый инструмент, по сути, устраняет тайну идентификации химического состава отпечатков пальцев на месте преступления. Инструмент фокусирует лазер - используя зеркала и оптические волокна - на поверхности, содержащей отпечаток пальца. Затем лазер нагревает любую воду или влагу на поверхности, вызывая химические связи в воде, которые растягиваются и вибрируют, согласно. Вся эта сфокусированная энергия заставляет воду «взрываться», превращая ее в газ и разделяя биомолекулы, такие как ДНК. Этот процесс называется лазерной абляцией. Затем небольшая вакуумная насосная система вытягивает воду и молекулы в крошечный фильтр, который улавливает все, что осталось от человека. Судмедэксперты могут затем поместить содержимое в устройство анализа, такое как масс-спектрометр или газовый хроматографический масс-спектрометр. Важно отметить, что этот метод лазерной абляции позволяет легко фиксировать отпечатки пальцев на пористых поверхностях, таких как картон (на которых традиционные методы судебной экспертизы не были очень успешными). Чтобы проверить свою новую технику, исследователи поместили отпечатки пальцев на различные типы поверхностей, включая стекло, пластик, алюминий и картон. Эти отпечатки пальцев были смешаны с такими разнообразными веществами, как кофеин, антисептический крем, смазки для презервативов и тротил, согласно блогу колледжа науки. После каждого захвата отпечатков пальцев химики смогли идентифицировать эти вещества с помощью масс-спектрометрии.