Podklasa | Nauki fizyczne ( w ) |
---|---|
Praktykowane przez | Chemik |
Pola |
chemia organiczna chemia fizyczna chemia nieorganiczna chemia cyfrowa chemia teoretyczna biochemia chemia analityczna chemia żywności chemia środowiska |
Obiekty |
Związek chemiczny grupa substancji chemicznych ( d ) pierwiastek chemiczny substancja chemiczna |
Historia | Historia chemii |
Chemia jest nauką przyrodniczą , która bada sprawę i jego przekształceń , w szczególności:
Wielkość cząstek chemicznych, od prostych węgla lub nanometrycznych cząstek do struktur cząsteczkowych kilkadziesiąt tysięcy atomów w makrocząsteczek , DNA lub białku z żywego ( infra ) mikrometryczny materii , do czasami makroskopowych wymiarów kryształów. . W tym wolne elektrony (który jest zaangażowany w rodnikowych reakcji ), przy czym wymiary głównych dziedzin zastosowań są zwykle pomiędzy femtometer (10 -15 m ) i mikrometra (10 -6 m ).
Badanie świata w skali molekularnej paradoksalnie podlegającej pojedynczym prawom, jak pokazują ostatnie osiągnięcia nanotechnologii , pozwala nam lepiej zrozumieć szczegóły naszego makroskopowego świata. Chemia jest nazywana „nauką centralną” ze względu na jej ścisły związek z biologią i fizyką . I oczywiście ma relacje z różnymi dziedzinami zastosowań, takimi jak medycyna , farmacja , informatyka i materiałoznawstwo , nie zapominając o obszarach stosowanych, takich jak inżynieria procesowa i wszelkie czynności związane z formułowaniem.
Fizyka, a zwłaszcza jej oprzyrządowanie , po 1950 r. stała się hegemoniczna w dziedzinie nauk przyrodniczych. Postępy w fizyce doprowadziły przede wszystkim do częściowego ponownego ugruntowania chemii fizycznej i chemii nieorganicznej . Chemii organicznej , poprzez biochemii , biologii shared docenianie badawczego. Mimo to chemia zachowuje istotne i uzasadnione miejsce w dziedzinie nauk przyrodniczych: prowadzi do nowych produktów , nowych związków, odkrywa lub wynajduje proste lub złożone struktury molekularne, które w niezwykły sposób przynoszą społeczeństwu korzyści, badania fizyczne lub biologiczne. Wreszcie, spójne dziedzictwo że chemicy, marginalne obrońcy struktur atomowych pozostawił aktorów rewolucji koncepcjami fizyki na początku XX e wieku nie należy lekceważyć.
Często przytacza się trzy etymologie, ale te hipotezy mogą być powiązane:
Uwagi
Sztuka używania lub sortowania, przygotowywania, oczyszczania, przekształcania wysuszonych substancji w postaci proszków, czy to pochodzących z pustyni, czy z suchych dolin, dała początek uczonym kodyfikacjom. Początkowo głównie mineralny. Ale efemeryczne rośliny i wieloletnie drzewa pustyni oraz ich gumowate lub płynne ekstrakty niezbędne do maści , zostały z nimi bardzo szybko zasymilowane, dzięki rozpoznaniu wpływu ziemi i skał .
Poza wiedzą o obiegu wody i transporcie osadów, postępującym opanowaniu metali i lądów, starożytni Egipcjanie wiedzą wiele rzeczy. Wśród nich, gips , szkło , potas , lakiery , papier ( papirus utwardzonych skrobi), kadzidło , szeroki zakres kolorów mineralnych lub barwników , leków i kosmetyków , etc. Nawet bardziej niż namaszczanie olejkami czy relaksujące lub lecznicze kąpiele wodne lub błotne, chemia przedstawiana jest jako święta wiedza, która umożliwia przetrwanie. Na przykład przez wyrafinowaną sztukę balsamowania lub umieszczanie ciał najskromniejszych w suchym miejscu.
Sztuka z ziemi egipskiej uczono zachowując jednolitą koncepcję. Świątynie i administracje religijne zachowały, a czasem zamroziły najlepszą wiedzę. Suwerenna władza polityczna opierała się na pomiarach fizycznych, pomiarach i wysokościach hydraulicznych powodzi, być może na gęstości zawiesiny mułu, w celu określenia podatku oraz na materiałach umożliwiających przemieszczanie się lub mobilność armii. W świątyniach zachowały się witalizm czyli kulty agrarne i zwierzęta, stosowane obszary kemii, jak od Amona , konserwatywne nawozy azotowe i starożytna chemia amoniaku.
Uczeni muzułmańscy zakładali, że wszystkie metale pochodzą z tego samego gatunku. Wierzyli w możliwość transmutacji iw tej perspektywie na próżno szukali „al-iksir”, który przedłużyłby życie.
„ Jednocześnie, kierując się bardziej praktycznych problemów, są zaangażowane w systematycznych eksperymentów z organami w swoich laboratoriach. Dysponując tabelami wskazującymi konkretne wagi, mogli je ważyć, rozróżniać, rozpoznawać na podstawie analiz sumarycznych, a czasem nawet odtwarzać poprzez syntezę. [...] Znaleźli barwniki do barwienia tkanin, mozaik i obrazów tak doskonałe, że zachowały swoją tysiącletnią świeżość. " „ Arabowie zamierzali przedstawić świat do stosowania perfum, przez nauczenie się wyodrębnić perfumy z kwiatów. W Chapur wszystkie esencje były destylowane przy użyciu technik zoroastryjskich: narcyza, bzu, fiołka, jaśminu… Gur słynął ze swoich wód zapachowych i wytwarzał wodę z kwiatu pomarańczy i róży z róży Isfahan. Samarkanda słynęła z zapachu bazylii, Sikr z bursztynu. Tybetańskie piżmo, albańska lilia wodna, perska róża pozostają perfumami równie prestiżowymi, co legendarnymi. " „ Mieszając sodę (Al-qali) z łojem lub olejem, Arabowie wyprodukowali pierwsze mydła i stworzyli jeden z najwspanialszych przemysłów w Bagdadzie, który szybko rozprzestrzenił się na Egipt, Syrię, Tunezję i muzułmańską Hiszpanię. Islam radził sobie tak dobrze, że upodobanie do dobrobytu zdobyło wszystkie warstwy społeczeństwa i produkcję nie wystarczało już do konsumpcji. Potrzeba wymyślenia przemysłu substytutów lub namiastek była wtedy odczuwalna „”Nasze punkty odniesienia dla myśli taksonomicznej pozostają pod silnym wpływem cywilizacji greckiej, a następnie hellenistycznej, lubiącej teoretyzować, które powoli naszkicowały w sposób zwięzły to, co w oczach profanów obejmuje chemię, fizykę i biologię. Wulgarne techniki pozostawili światu pracy i niewolnictwa . Pojawienie się popularnych duchowości, anektujących pożyteczne do hermetycznych kultów, promowało i mieszało skrawki rozproszonej wiedzy. Niewątpliwie pierwsze teksty z dnia późnym I st wieku i II th wieku po Jezus Chrystus miał przykład alchemii najbardziej średniowieczny ezoterycznych , mistycznych części i sentencji. Religijność hellenistyczna pozostawiła więc w spadku zarówno bemarę Marii Żydówki, jak i zawiły patronat Hermesa Trismegistosa, bóstwa, które twierdziło, że wyjaśnia zarówno ruch, jak i stabilność wszystkich ludzkich rzeczy, zarówno ziemskich, jak i niebiańskich.
Na przestrzeni wieków ta wiedza empiryczna oscyluje między sztuką sakralną a praktyką świecką. Została ona zachowana, o czym świadczy termin chemia scholastyków w 1356 r., ale wiedza i know-how są często podzielone do skrajności. Czasami zdarza się poprawić w światowym chłopa, rzemieślnika i górnictwa, zanim stał nauką doświadczalną, chemia, podczas trzeciego i czwartego dziesięcioleciach XVII -tego wieku . Podobnie jak w fizyce, zdumiewający rozwój myśli mechanistycznej i modelowania dał początek chemii w formie nauki eksperymentalnej i opisowej. Bogata w obietnicę chemia pozostaje zasadniczo jakościowa i napotyka na nieustanny powrót odrzuconych przekonań.
Alchemicy przetrwali do 1850 roku. Zostali zaakceptowani przez powszechne wierzenia, dążąc do poszukiwania Kamienia Filozoficznego i kontynuując alchemię w ezoterycznej formie . Przepaść między chemią a alchemią pojawia się jednak wyraźnie w 1722 roku , kiedy Étienne Geoffroy l'Aîné , francuski lekarz i przyrodnik, potwierdził niemożliwość transmutacji. Chemia eksperymentalna i alchemia już radykalnie się różnią; dlatego konieczne staje się rozróżnienie tych dwóch terminów, które pozostały w języku.
Chemia poczyniła ogromne postępy dzięki Antoine'owi Lavoisierowi, który awansował ją do rangi nauk ścisłych . Szczątki Lavoisier historii jako ten, który odkrył spalanie przez ditlenu ( 1775 ). Dla filozofa Thomasa Samuela Kuhna jest to wielka naukowa rewolucja , która dała początek nowoczesnej chemii.
Biografie naukowców francuskich i zagranicznych można znaleźć w artykułach wymienionych w Kategorii: Chemik lub w Spisie chemików .
Badanie materii w naturalny sposób skłoniło pierwszych chemików lat 1620-1650 do modelowania jej składu, czerpiąc swobodnie, choć nie bez podejrzeń, z obfitej tradycji starożytnej. Za Van Helmontem ci mechanistyczni adepci przygodności opanowali już pojęcie gazu, biorą pod uwagę czynnik temperatury i potrafią pokrótce wyjaśnić ciśnienie pary ciała i mieszające się mieszaniny płynów. John Dalton , wytrwały eksperymentator, kontynuator pierwszej, częściowo porzuconej linii mechanistycznej, jako pierwszy próbował podać nowoczesną definicję pojęcia atomu . Atom jest podstawową cząstką lub kombinacją kilku z nich. W 1811 r. Amedeo Avogadro stwierdził, że objętość dowolnego gazu przy stałym ciśnieniu i temperaturze zawiera tę samą liczbę cząstek, które nazywa cząsteczkami integralnymi lub składowymi.
Upór wielu często błędnie rozumianych chemików, takich jak Berzelius , pionier elektrowalencji w 1812 r., potwierdził możliwość zarówno mechanistycznego, jak i geometrycznego modelowania poprzez architekturę atomową. Auguste Laurent , proponując homologiczne serie cząsteczek organicznych ten sam szkielet złożony z atomów, został okrutnie oczerniany przez mistrzów laboratoriów. Ale pomimo dominacji i politycznego wpływu ekwiwalentów następuje zwrot. Ten ostatni jest napędzany przez uznaniu dawnych sukcesów preparatywnej elektrochemii od czasu Humphry Davy oraz Michaela Faradaya i chęć ilościowo koreluje liczbę związków chemicznych i masę o czystym ciele .
Kongres w Karlsruhe zorganizowany w 1860 roku przez przyjaciół Friedricha Augusta Kékulé von Stradonitz i Charlesa Adolphe Wurtza otworzył drogę do konwencji atomowych. Jej wpływ budzi intensywne poszukiwania klasyfikacji pierwiastków, co prowadzi w szczególności do okresowych klasyfikacji Mendelejewa i Meyera . Prowadzi to do ponownego zainteresowania cząsteczkami. Kékulé i Kolbe w chemii organicznej, Le Bel i van 't Hoff w chemii ogólnej, a później Alfred Werner w chemii mineralnej ustanowili podstawy reprezentacji w strukturach molekularnych.
Praca Josepha Johna Thomsona , odkrywcy elektronu z 1897 roku, udowadnia, że atom składa się z elektrycznie naładowanych cząstek. Ernest Rutherford wykazał w swoim słynnym eksperymencie z 1909 roku, że atom składa się głównie z próżni, a jego jądro , masywne, bardzo małe i dodatnie, otoczone jest chmurą elektronową . Niels Bohr , prekursor modelowania atomowego, stwierdził w 1913 roku, że elektrony krążą po „orbitach” . Kiedy James Chadwick odkrył neutrony , teorię kwantową zbudowaną na początku okresu międzywojennego na konkurencyjnym modelu Erwina Schrödingera, wzmocnioną macierzowymi uzupełnieniami Wernera Heisenberga , teoretyczne udoskonalenie Wolfganga Pauliego już się rozpoczęło. I to pomimo stosowanych i systematycznych wyzwań Alberta Einsteina . Od 1930 roku do naszej XXI -go wieku, mechanika kwantowa wyjaśnia zachowanie atomów i cząsteczek.
W XX p wieku rozwój pomiarów fizycznych ułatwione Chemists charakteryzacji związków, z którymi współpracują. Wcześniej reakcja chemiczna i ograniczona liczba technik fizykochemicznych były ostatecznością w celu wykrycia lub scharakteryzowania cząsteczki. Obecnie istnieją różne metody pomiaru. Wśród nich chromatografia , spektrometria elektromagnetyczna (podczerwień, światło widzialne lub UV), masowy , magnetyczny rezonans jądrowy . Nie wspominając o mikroskopii elektronowej i innych analizach metodą dyfrakcji rentgenowskiej lub rozpraszania cząstek, a w przypadku kontrolowanej obserwacji na płaskiej powierzchni mikroskopii pola siłowego . Wszystkie te możliwości ułatwiły identyfikację. Często dają możliwość powrotu do budowy geometrycznej cząsteczek i ich złożeń oraz poznania ich składu izotopowego . Czasem nawet „zobaczyć” cząsteczkę przez instrumentalny mnożnik, aby (zbyć) ją umieścić lub śledzić coraz krótsze (foto) reakcje chemiczne w czasie rzeczywistym. Te postępy fizykochemiczne umożliwiły ogromne postępy, zwłaszcza w dziedzinie biochemii, gdzie badane budynki pozostają złożone, a reakcje są zróżnicowane.
Chemia jest podzielona na kilka eksperymentalnych i teoretycznych specjalności, takich jak fizyka i biologia , z którymi czasami dzieli wspólne lub podobne obszary badań. Badania i nauczanie w chemii są podzielone na dyscypliny, które mogą mieć wspólne obszary:
Lista innych pól specjalistycznych lub interfejsowych:
Te ruchome interfejsy nie ułatwiają rozgraniczenia chemii.
Ewolucja chemii, zarówno w jej nauczaniu, jak iw dziedzinie badań, jest ostatecznie pod wpływem potężnych amerykańskich kierunków badawczych. W szczególności ostatnio, koncentrując się głównie na obszarach zdrowia i opieki ludzi i zwierząt .
Językiem badań w dziedzinie chemii jest głównie język angielski . Od lat 80. XIX wieku do Wielkiej Wojny niemiecki , angielski i francuski były jednak językami wehikułowymi niezbędnymi naukowcom. Ale zaćmienie francuskiego przypada na okres międzywojenny. Potem język niemiecki, który zdołał zachować kilka ostatnich ważnych czasopism lub literatury naukowej, ustąpił w latach 90. angielskiemu.
Element to niematerialny byt pozbawiony właściwości fizycznych lub chemicznych. Stanowi parę utworzoną z symbolu i liczby atomowej (numer porządkowy w układzie okresowym pierwiastków), która charakteryzuje atomy, cząsteczki, jony, nuklidy izotopowe danego rodzaju chemicznego. Wymieniono 92 elementy naturalne i 17 elementów sztucznie stworzonych. Pierwiastek abstrakcyjny oznacza zbiór atomów o określonej liczbie protonów w swoim jądrze. Liczba ta nazywana jest liczbą atomową . Na przykład wszystkie atomy z sześcioma protonami w jądrach stanowią atomy pierwiastka węgiel C. Pierwiastki te są zebrane i uporządkowane w układzie okresowym pierwiastków .
AtomAtom ( starogrecki ἄτομος [atomos], „niepodzielny”) gatunku chemicznego reprezentuje byt materialny. Atom powstaje z jądra atomowego zawierającego nukleony , w szczególności liczbę Z dodatniego elementarnego ładunku elektrycznego jądra, który utrzymuje wokół siebie pewną liczbę elektronów, ładunek ujemny równoważący dodatni ładunek jądra. Ma promień, strukturę geometryczną, a także specyficzne właściwości chemiczne i fizykochemiczne związane z tą procesją elektronową.
Atom to najmniejsza część prostego ciała, która może łączyć się chemicznie z innym. Zwykle składa się z jądra złożonego z protonów i neutronów, wokół których krążą elektrony, jego charakterystyczna wielkość mierzona jest w dziesiątych części nanometra (nm) lub 10 -10 m.
Teoria atomistów, która popiera ideę materii złożonej z niepodzielnych „ziaren” (w przeciwieństwie do idei nieskończenie podzielnej materii), znana jest od starożytności, a jej w szczególności bronił Demokryt, filozof starożytności. Grecja. To było kwestionowane aż do końca XIX -tego wieku; dziś nie jest to przedmiotem żadnych kontrowersji. Współczesne nauki o materiałach opierają się w szczególności na tym pojęciu atomu. Atom jest jednak nie jest już uważany za nierozerwalne ziarna materii, z eksperymentów fizyki jądrowej z zaktualizowanym struktury na początku XX th wieku.
W chemii atomy stanowią cegiełki budulcowe. Tworzą materię i tworzą cząsteczki, dzieląc elektrony. Atomy pozostają z grubsza niepodzielne podczas reakcji chemicznej (z wyjątkiem niewielkich wyjątków wymiany elektronów peryferyjnych).
Jednak od początku XX th wieku, eksperymenty fizyki jądrowej wykazały istnienie złożonej struktury jądra atomowego. Składniki atomu stanowią cząstki elementarne.
Największe atomy można zobaczyć pod transmisyjnym mikroskopem elektronowym
Historia atomu
Koncepcja atomu jest szczególnie dobrze akceptowana przez opinię publiczną, ale paradoksalnie atomy nie mogą być obserwowane za pomocą środków optycznych i tylko nieliczni fizycy manipulują izolowanymi atomami. Atom reprezentuje zatem zasadniczo model teoretyczny. Chociaż model ten nie jest już dziś kwestionowany, z czasem ewoluował, aby sprostać wymaganiom nowych teorii fizycznych i odpowiadać różnym przeprowadzanym eksperymentom.
Izotop gatunku atomowego stanowi materialny byt charakteryzujący się:
Izotop ma specyficzne właściwości jądrowe. Właściwości chemiczne różnych izotopów nie różnią się od siebie dla wystarczająco ciężkich atomów.
CząsteczkaCząsteczka stanowi precyzyjny zespół atomów, domenę określony i strukturalną w czasie i przestrzeni, poprzez mocne chemiczne wiązania. Cząsteczka wieloatomowa zachowuje się zasadniczo jak jednostka o własnych właściwościach, indywidualność chemiczna radykalnie różna od atomów tworzących jej architekturę. Chociaż cząsteczki jednoatomowe lub małe cząsteczki wieloatomowe są elektrycznie obojętne, większe lub złożone cząsteczki nie zawsze spełniają to kryterium.
Wiązanie chemiczneWiązanie chemiczne , w którym obecny elektronów związany z jednym lub większą liczbą jąder wyjaśnia rzeczywistości cząsteczkowej. Dokładniej, zapewnia stabilność molekuł, a w przypadku złożonego montażu, kohezję wiązania każdego atomu między nimi poprzez wymianę lub współdzielenie jednego lub więcej elektronów w wiązaniach kowalencyjnych . Osiąga się to poprzez łączenie elektronów kolektywnych w rozległą sieć atomów w wiązaniu metalowym lub inicjowanie, przez silne lokalne dysymetrie ładunków, sił elektrostatycznych.
Czyste ciałoCzyste ciało reprezentuje ogólnie makroskopowy korpus składa się na poziomie cząsteczkowym pojedynczych związków chemicznych . Jego skład chemiczny , jego organizacja w postaci sieci gazowych, ciekłych, amorficznych stałych lub krystalicznych itp. , a jego właściwości fizyczne, na przykład stałe fizyczne odpowiadające przejściom pierwszego rzędu, takie jak temperatura topnienia, temperatura wrzenia, mogą być zdefiniowane. W szczególności analiza chemiczna rozróżnia ciała proste, których indywidua składają się z atomów tych samych pierwiastków, od ciał złożonych, których indywidua składają się z atomów różnych pierwiastków.
Związek chemicznyZwiązek chemiczny odnosi się do związków chemicznych o korpusu związku. Czyste ciało charakteryzuje wzór chemiczny , mniej lub bardziej skomplikowany i szczegółowy symboliczny zapis jego składu chemicznego. Masa molowa czystej substancji odpowiada masie liczby Avogadro (6,022 × 10 23 ) zbiorów odpowiadających jej surowej formule . Dotyczy to cząsteczek dla związków cząsteczkowych, jony stanowiące niejonowe substancje stałe The atom w przypadku gazy szlachetne , jak również w przypadku metali i kowalencyjnych stałych .
JonJonów oznacza atom, który utracił lub uzyskane jednego lub więcej elektronów. Jest to prosty kation, gdy jego procesja elektronowa została pozbawiona jednego lub więcej elektronów, jest naładowany dodatnio. Stanowi on prosty anion, gdy jego procesja elektronowa znajduje się w nadmiarze, a następnie jest naładowany ujemnie. Aniony lub kationy utworzone z cząsteczek wieloatomowych nazywane są jonami złożonymi.
ZłożonyTe kompleksy są budowli utworzone przez element centralny i ligandów . Centralny pierwiastek, często jon metalu z kompleksem, który można naładować. Badanie kompleksów metali obejmuje chemię metaloorganiczną lub chemię koordynacyjną w zależności od charakteru atomu związanego z metalem (odpowiednio węgiel lub inny atom). Kompleksy mają duże znaczenie w chemii roztworów , katalizie i chemii bionieorganicznej .
W zwykłych warunkach laboratoryjnych liczba związków chemicznych biorących udział w reakcji jest bardzo wysoka: dla masy rzędu dziesięciu gramów materiału zbliża się do 10 23 .
W Chemicy powszechnie stosuje się jednostkę cyfrowych na mol, który jest reprezentowany przez małe litery „ n ”. Ilość związana z kretem stanowi ilość materii . Jeden mol określonej jednostki chemicznej implikuje równość liczby jej cząstek z liczbą Avogadro 6,02 × 10 23 . Ta ostatnia liczba jest określony umownie jako liczba atomów węgla obecne w 12 g w 12 ° C, to znaczy, atom węgla zawierający sześć neutronów i sześć protonów .
Masa molowa M czystego ciała cząsteczkowego odpowiada masie jednego mola jego cząsteczek i jest wyrażona w gramach na mol (g • mol -1 ). Znajomość wzoru chemicznego i atomowych mas molowych pozwala na obliczenie masy cząsteczkowej.
Jeden mol gazu doskonałego zajmuje 22,4 l w standardowych warunkach temperatury i ciśnienia ( 0 ° C lub 273 K , 101,3 kPa ).
Aspekt eksperymentalny pozostaje w chemii centralny, zarówno z historycznego punktu widzenia, jak i dla obecnej praktyki tej nauki oraz jej nauczania. Działania w chemii eksperymentalnej można podsumować zasadniczo w czterech funkcjach, których dokładne kontury zależą od kontekstu, w którym są prowadzone (nauczanie, badania, przemysł w określonej dziedzinie chemii):
Reakcji chemicznej jest przekształcenie z jednego lub więcej gatunków chemicznych do innych związków chemicznych. Polega na pojawieniu się lub zniknięciu co najmniej jednego wiązania chemicznego lub wymianie elektronów. Reakcja o właściwościach termicznych wymaga lub powoduje powstawanie różnych form energii związanych z energią wiązania chemicznego.
Roztwór i emulsjaRozwiązanie jest przedstawione w jednorodnej mieszaninie utworzonej przez rozpuszczalnik w większości proporcji oraz z jednego lub więcej substancji rozpuszczonych w fazie homogenicznej. Reakcje chemiczne często zachodzą w roztworze. Rozpuszczalność jest zdolność organizmu do przechodzi do roztworu w danym środowisku. Na przykład sól krystaliczna, taka jak chlorek sodu NaCl lub sól kuchenna, ma granicę rozpuszczalności w wodzie: 357 g · kg -1 wody w 0 ° C i 391 g · kg -1 w 100 ° C . Oznacza to, że z tej zawartości granicznej sól wytrąca się lub osadza się w postaci stałej. Następuje wtedy separacja faz.
Mieszalność jest zdolność organizmu do mieszają się ze sobą tworząc pojedynczą fazę. Gaz amoniakalny NH 3miesza się łatwo w temperaturze pokojowej, przy użyciu ciekłej wody formowania amoniaku , 1 kg zimnej wody nasyconej amoniakiem mogą zawierać 899 g NH 3. Główne gazy powietrza , tlen i azot , są również rozpuszczalne w określonych proporcjach w wodzie ciekłej. 100 g ciekłego wody w temperaturze 0 ° C może zawierać nie więcej niż 4,89 cm 3 pierwszego w roztworze i 2,3 cm 3 na sekundę.
Emulsja jest jako rozproszenie fazy ciekłej w postaci mikroskopijnych kropelek submikroskopowe lub w innej fazie nie mieszającej się cieczy. Zawiesina stanowi dyspersję silnie rozdrobnionej fazy stałej w innej obejmującej fazę ciekłą. Stabilność zawiesiny lub emulsji wymaga, aby drobne kropelki lub ziarna w zawiesinie były stabilizowane przez cząsteczki amfifilowe, które są umieszczone w interfazie. W ten sposób nie utrzymuje się koalescencja kropelek lub skupisk cząstek stałych. Jak określił chemik i gastronom molekularny Hervé This , zdecydowana większość układów kulinarnych nie składa się z emulsji, lecz z mniej lub bardziej złożonych dyspersji koloidalnych .
Dziedzina, często pochodzenia empirycznego, wytwarzania dyspersji koloidalnych znalazła zastosowanie w farmaceutykach, jak w gotowaniu, na przykład do wytwarzania czekoladek i lodów, sosów lub majonezu.
Utlenianie-redukcja i elektrochemiaReakcji utleniania-redukcji jest wymiana elektronów pomiędzy różnych związków chemicznych. Gatunek, który wychwytuje elektrony, nazywany jest „utleniaczem”; to, co im daje, „reduktor”.
Kwas i zasadaReakcje kwasowo - zasadowe w roztworze są również oparte na parach związków chemicznych. Kwasowość i zasadowość może być obliczony lub zmierzony przy stężeniu od substancji chemicznych w roztworze, w którym odbywa się kwasową lub zasadową formę. Svante Arrhenius wykazał w roztworach wodnych wymianę protonów między związkami chemicznymi , stężenie jonów hydroniowych (H 3 O +lub Hex + (aq)) wskazuje kwasowość podłoża jako stężenie jonów wodorotlenowych (OH -) zasadowość. Rozszerzenie metody klasyfikacji na inne media rozpuszczalnikowe przeprowadził amerykański chemik Gilbert Newton Lewis .
Synteza chemicznaSynteza chemiczna jest opisana w szeregu reakcji chemicznych, realizowanych na dobrowolne przez chemików w celu uzyskania jednego lub kilku produktów, czasami wyodrębniania związków pośrednich.
Syntezowanie związku chemicznego pozwala na otrzymanie tego związku z innych związków chemicznych w reakcjach chemicznych. Planowanie sekwencji reakcji w celu maksymalizacji wydajności syntezy (liczba etapów, wydajność , prostota reakcji, względy toksykologiczne i środowiskowe) nazywa się strategią syntezy.
Chemii organicznej to przede wszystkim syntetyczne chemii mówimy o syntezie organicznej . Ważne aspekty syntetyczne znajdują się również w chemii nieorganicznej i chemii polimerów .
Chemia polimerówPolimery to duże cząsteczki lub makrocząsteczki , z których wiele najczęściej powstaje w wyniku reakcji łańcuchowej małych cząsteczek zwanych monomerami . To przemysłowa synteza polimerów, których struktura opiera się na powtarzaniu wzorca organicznego, czasem liniowego, rozgałęzionego lub szczepionego lub przenikającej się sieci itp. Jeśli chodzi o polimery powstałe w wyniku poliaddycji monomerów organicznych, których miejscem reaktywnym jest właśnie wiązanie podwójne węgiel-węgiel , wpływ ma duży, mniej lub bardziej elastyczny szkielet utworzony z atomów węgla, który opisuje jego konfiguracja i długość (s) średniego łańcucha (ów) obserwowane właściwości. Te organiczne polimery obejmują polietyleny , polipropyleny , polistyreny , poliizopreny , polibutadieny , PCW i poliakryle . Istnieją inne rodzaje reakcji polimeryzacji, takie jak polikondensacje w powstawaniu poliestrów , poliamidów , poliwęglanów , poliuretanów . Nie mówiąc już o polimerach z motywami mineralnymi, jak silikony czy polisiarczki .
Istnienie makrocząsteczek lub naturalnych polimerów przewidział pionier Hermann Staudinger w 1910 roku. Mogą one być oparte na glukozie lub chemicznym cukrze, takim jak celuloza lub skrobia , na bazie aminokwasów, takich jak białka i DNA . Wielkocząsteczkowy chemia urodzony w 1930 roku był nieprzerwanie innowacyjna dziedzina, nawet w ciągu ostatnich dziesięcioleci.
Chemia, nauka eksperymentalna i opisowa, która dokonała niezwykłego rozwoju w epoce przemysłowej, akceptując modelowanie fizyczne i język matematyczny tam, gdzie wydawały się istotne, odkryła lub utorowała drogę dla wielu praw fizykochemicznych.
Laboratorium, często najlepsze miejsce do szkolenia w tej eksperymentalnej nauce, wymaga kosztownych środków, ciężkiego nadzoru i często nieproporcjonalnej organizacji do często trywialnego zastosowania.
Chemia jest wprowadzana z cyklu 3 podstawowego (CE2, CM1, CM2) jako część nauczania nauk eksperymentalnych i technologii (BO 2011). Te pierwsze pojęcia (np. jednostki miary, mieszaniny, roztwory, różne stany materii i zmiany stanów...) wprowadzane są w ramach działań zasadniczo eksperymentalnych i rozwiązywania konkretnych problemów, wynikających dla większości codziennych życie, w połączeniu z innymi tematami szkolenia (nauki o życiu i ziemi, fizyka, technologia, informatyka...). Tutaj celem niekoniecznie jest gromadzenie wiedzy, ale raczej inicjacja do rozwiązywania problemów i rozbudzanie ciekawości ucznia, konfrontowanego generalnie z konkretną sytuacją, w autonomii, z różnych mediów (podręczniki, eksperymenty prowadzone w klasie lub w domu, dokumenty audio-wideo, oprogramowanie, interaktywne animacje itp.). Wybór przeprowadzonych eksperymentów pozostawia się do uznania prowadzącego, jak i dokładną treść sekwencji.
Chemia jest następnie nauczana w college'u w tym samym czasie co fizyka od szóstego roku w tempie średnio półtorej godziny tygodniowo i niezależnie od innych przedmiotów naukowych i technicznych (nauki o życiu i ziemi oraz technika).
Następnie w liceum uczniowie zaczynają od trzech i pół godziny fizyki i chemii tygodniowo, w tym półtorej godziny zajęć praktycznych w drugiej. Kontynuacja nauczania fizyki-chemii uzależniona jest od wyboru orientacji uczniów: dla kierunku ogólnego : wybór specjalności fizyko-chemii pozwala uzyskać naukę w wymiarze 4 godzin tygodniowo w tym 2 godziny zajęć praktycznych, następnie , jeśli student będzie kontynuował specjalizację, spędzi 6 godzin fizyko-chemii tygodniowo w tym 2 godziny zajęć praktycznych. Ponadto wszyscy pierwsi i drudzy uczniowie uczestniczą w kursie naukowym trwającym 2 godziny tygodniowo, w tym 1 godzina pracy praktycznej, która jest dzielona na dwie osoby z fizyką-chemią z jednej strony i SVT z drugiej (a zatem 1 godzina naukowego nauczania fizyki, chemii i 1 godzina nauczania naukowego SVT tygodniowo). Dla sektora technologicznego studenci mają wykształcenie chemiczne w STI2D, STD2A, STL, ST2S i STAV
Wreszcie chemię można studiować po maturze w naukowym CPGE , w szczególności w PCSI, a następnie kontynuować w PC, w UFR chemii lub naukach ścisłych (uniwersytet), w IUT chemii (uniwersytet) lub w szkole chemicznej. Wiele szkół inżynierskich w dziedzinie chemii zrzeszonych jest w ramach federacji Gay-Lussac .
W 2009 roku w Quebecu uczniowie szkół średnich mogą wziąć udział w zajęciach z chemii i fizyki. To prowadzi do kursu „nauka i technika”, który musiał przejść w ostatnich latach swojej szkoły średniej. Zwykle, aby zostać przyjętym na kursy chemii i fizyki w klasie V, uczniowie muszą pomyślnie ukończyć kurs „Nauki o środowisku i technologia” w szkole średniej IV. Opcje chemii i fizyki są wykorzystywane jako kryteria przyjęcia w kilku programach CEGEP , takich jak nauki czyste i stosowane, nauki przyrodnicze i nauki o zdrowiu.
W 2009 roku w Szwajcarii chemia była nauczana w gimnazjum od dziesiątej klasy szkoły. Uniwersytety w Bazylei, Genewie, Bernie, Fryburgu i Zurychu kształcą chemików i politechniki, jak Federalna Politechnika w Lozannie , inżynierów chemików i chemików.
Przemysł chemiczny rozwijał się nieprzerwanie pod koniec Oświecenia . Choć metalurgia nie została zapomniana, postęp widać wszędzie. Cyny jest wspólnym produktem między 1770 i 1780. Po 1780 Oprócz metali , miesza wytwarzania MILLENNIA ostatnich innowacji. Te wyroby to kwasy i „soda” , amoniak , chlor i chlorki wybielające, fosfor i jego pochodne , mydła i kwasy tłuszczowe , dwuwodór , „eter” , etylen , alkohol z wina, kwas octowy . Do tego wszystkiego dodaje się przede wszystkim wiele soli i mnóstwo organicznych i mineralnych pochodnych przygotowanych lub zebranych w tradycyjnym otoczeniu.
To trwa ogromny rozkwit w XIX th wieku iw pełni uczestniczy w najsilniejszych mutacji rewolucja przemysłowa . Gazu węglowego wytwarzana z destylacji z węgla lub węgla pogrubioną, uruchamia ogromny boom na chemii węgla. Odkrycie metali, ich preparaty w laboratorium, a następnie na etapie przemysłowym, takich jak aluminium oraz metale alkaliczne i ziem alkalicznych , świadczą o sile nauki bardzo bliskiej przemysłowi.
W 1981 roku fabryki i laboratoria produkowały już ponad 100 000 związków na całym świecie, przeprowadzając setki typowych reakcji chemicznych. Badacze i instytucje naukowe opisują i odwołują się do procesów, reakcji i molekuł. W 2011 roku na poziomie Europejskiej Wspólnoty Gospodarczej wprowadzono do obrotu 103 000 różnych substancji , w tym 10 000 w ilościach powyżej 10 t/rok i 20 000 w ilościach od 1 do 10 t/rok . W epoce przemysłowej światowa produkcja chemikaliów wzrosła z miliona ton w 1930 roku do 400 milionów ton w 2009 roku.
Przemysł chemiczny jest ważnym elementem działalności gospodarczej w głównych krajach przemysłowych -XX th century. W latach 70. zainteresowała się szeroko pojętą połową światowego kapitału przemysłowego. Różnorodność sprzętu i technologii, z których korzysta, pozostaje niezwykle szeroka, o czym świadczy oprowadzanie wystawców podczas dni targów Achema we Frankfurcie .
Wśród zastosowań chemii są następujące sektory:
Branżę tę można podzielić na dwa główne typy:
Skala produkcji chemicznej charakteryzuje „chemię ciężką” lub chemię masową z jej zautomatyzowanymi procesami i ogromnymi masami poddanymi obróbce lub wydobyciu. Na chemikalia jest ograniczony do małych ilości związków, często o wysokiej wartości dodanej do apteki , w przemyśle perfumeryjnym i kosmetycznych , a w wielu wybranych obszarach o wysokiej technologii i nanomateriałów .
Chemia umożliwiła dostęp do nowych materiałów, metali, tworzyw sztucznych czy ceramiki, które znajdują ważne zastosowanie w naszym codziennym życiu. Postępy chemiczne umożliwiły bezpośrednią syntezę niektórych leków zamiast ekstrakcji ich z roślin.
Chemia działa wszędzie w przyrodzie, żywych ciałach, codziennych rzeczach bez uważnego obserwatora i z potężnymi multiplikatorami sensorycznymi, które są w stanie poprawnie ją wyobrazić lub modelować. Chemik od samego początku jest ekspertem w zakresie bilansów materii i energii i intuicyjnie wie, że powinien brać pod uwagę wszystkie środowiska i aktorów mikrobiologicznych, roślinnych, zwierzęcych i ludzkich. Czy zostawiamy mu środki?
Przytoczmy kilka wniosków. Najpierw środek. Precyzyjna analiza roztworów rozcieńczonych w rozpuszczalniku, zawierających mniej lub bardziej złożone rozpuszczalne cząsteczki, jest owocem długich dostosowań analitycznych, które są obecnie bardzo szybko przeprowadzane i powszechne, jak w chemii roztworów wodnych. Pomyślmy o ustandaryzowanych analizach wody wodociągowej uznanej za pitną lub komercyjnej wody mineralnej . Specjaliści od wody (bio)chemicy odgrywają rolę w monitorowaniu wód naturalnych i ich możliwych właściwości lub toksyczności. Stosowanie chemicznej dezynfekcji wody z kranu przed jej spożyciem można ograniczyć poprzez znaczne postępy . Po zakończeniu użytkowania kontrola procesów chemicznych i biologicznych umożliwia oczyszczanie ścieków w oczyszczalniach ścieków.
Następnie użyj. Najprostszą chemię można zacząć od produkcji i wykorzystania soli, niezbędnej do produkcji żywności i kapitału do starych procesów utrwalania żywności . Dziś produkty przemysłu spożywczego wykorzystują bardziej zróżnicowaną gamę konserwantów, konserwantów lub odżywek , dodatków do żywności takich jak barwniki , sztuczne aromaty i substancje słodzące .
Od pakowania żywności po konserwację upraw, uzasadniona wiedza na temat materiałów i żywności pomaga zapobiegać marnotrawstwu i marnotrawstwu, jednocześnie zachowując właściwości i właściwości odżywcze przyszłej żywności. W zależności od przeznaczenia, niektóre opakowania ulegają biodegradacji i przy zastosowaniu selektywnego sortowania po zużyciu są przekształcane i rewaloryzowane w procesach recyklingu chemicznego lub ostatecznego spalania, co pozwala nie marnować zawartej w nich energii.
Rolnictwo poddane transformacji technologicznej i stał się wysoce uzależnione od wejścia chemicznych. Z pewnością stosowanie nawozów chemicznych na dużą skalę , nieuzasadnione stosowanie pestycydów i insektycydów w coraz bardziej wrażliwych lub kruchych monokulturach może stanowić długoterminowy, katastrofalny impas dla gleb. Ekologia ziemi i zdrowie zwierząt i ludzi, którzy tam mieszkają lub będą mieszkać, a także zwolennicy rolnictwa ekologicznego postulują to natychmiast. Jeśli ktoś otrzymuje nóż, może drobno pokroić szynkę, aby podzielić się nią z przyjaciółmi, a nawet brutalnie zamordować sąsiadów postrzeganych jako wrogów. Stosowanie technologii chemicznych kryje w sobie potencjalne korzyści lub straszne zagrożenia w zależności od zastosowań lub celów. Umyka chemikom tak samo, jak ucieka przed uczciwym człowiekiem na ulicy. Na przykład chemik organiczny uważa za nonsens spalanie benzyny w silniku spalinowym. Dla niego ten wybrany materiał umożliwia produkcję innych cząsteczek chemicznych o różnym przeznaczeniu, które dopiero po zakończeniu użytkowania mogą ulegać rozkładowi i spaleniu. Oszczędność w krótkim czasie rodziny chemikaliów, czasem nieskomplikowanych i masowych, pozwala na uzyskanie wyraźnych zysków. W ten sposób uzyskuje się obfitsze plony poprzez wzbogacanie ubogich gleb oraz eliminację szkodliwych owadów, pasożytniczych grzybów, chwastów i związanej z nimi fauny. Ale co się dzieje na dłuższą metę? Po spowodowaniu wytępienia wielu gatunków ptaków, osłabieniu żerujących błonkoskrzydłych, ogólna świadomość szkód środowiskowych nabiera zasadniczego znaczenia. Firmy agrochemiczne wytwarzają następnie nowe, wydajniejsze lub bardziej ukierunkowane produkty, które mogą albo lepiej szanować środowisko, albo prowadzić do innych, czasem bardziej zgubnych katastrof, podczas gdy wyścig o natychmiastowy zysk oznacza bagatelizowanie wszelkich alarmistycznych informacji.
Chemia pokrótce wyjaśnia powstawanie drewna i tekstyliów naturalnych lub pozwala na syntezę szerokiej gamy materiałów i rodzajów materiałów . Wśród nich są włókna syntetyczne (takie jak nylon , Lycra i PET włókien przeznaczonych do produkcji włókniny ), tworzywa sztucznego, meble , itp
W dziedzinie budownictwa chemia bardzo się rozwinęła, przyczyniając się również do produkcji materiałów, wysokowydajnych izolacji , farb lub lakierów , mas uszczelniających , produktów do konserwacji i wyposażenia. Niedogodności powodowane przez produkty pierwszych generacji są bardzo powoli korygowane, kolejne generacje przynoszą kolejne wady.
Wiele zastosowań chemicznych znalazło lub nadal znajduje dochodowe rynki zbytu i zastosowania komercyjne, podczas gdy zarówno dla użytkowników, jak i społeczeństwa brakuje dogłębnej i dokładnej wiedzy na temat szkodliwych skutków ich stosowania lub niewłaściwego stosowania. Chemia toksykologiczna jest ubogim krewnym. Podczas gdy duże grupy petrochemiczne chwaliły się w latach 70., że zapewniają bezpieczeństwo ekologiczne, 200 000 cząsteczek, które ich działalność umożliwiła, jest tak naprawdę znanych toksykologom tylko w 1%. Postęp, bardziej widoczny od dłuższego czasu, stanowi przewrót, bezwstydny zysk dla niektórych, żywotne zagrożenie dla mniej uprzywilejowanych. Jak jednak możemy próbować kontrolować i ograniczać niebezpieczeństwo, nie ufając kolegialności różnych chemików, wzmocnionej w razie potrzeby przez zespoły ekspertów matematyków, fizyków, biologów itp. , a ich etyka prawdy naukowej?
Odkrycie i synteza leków, które przyczyniają się do wydłużenia oczekiwanej długości życia od czasu zakończenia rewolucji przemysłowej w krajach rozwiniętych, są również zasługą technik chemicznych. Ale masowa medykalizacja populacji prowadzi do problemów z nieredukowalnym zanieczyszczeniem , ponieważ cząsteczki lub ich produkty degradacji znajdują się w ściekach.
W dziedzinie „ Środowisko-Zdrowie ” chemia jest źródłem problemów dla niektórych zanieczyszczeń, które tworzy lub pomaga w rozprzestrzenianiu się w środowisku , w szczególności chemikaliów toksycznych lub ekotoksycznych, których CMR to „ rakotwórcze, mutageny i toksyny reprodukcyjne ”. Niektóre produkty, takie jak leki , pestycydy , katalizatory lub ich pozostałości, utracone w środowisku lub obecne w żywności, mogą wówczas stwarzać problemy środowiskowe lub zdrowotne , w szczególności związane z zaburzeniami endokrynologicznymi .
Substancje chemiczne byłyby ucieleśnieniem „w pierwszej kolejności oskarżonych” spadku jakości plemników (obniżonej o 50% od 1950 r.) oraz chorób związanych z układem płciowym poprzez substancje zaburzające gospodarkę hormonalną. 25 listopada 2008 r. rząd francuski (poprzez IReSP , strukturę badawczą utworzoną przez INSERM i 20 partnerów) oraz Afsset zorganizowały konferencję na temat: „Środowisko chemiczne, reprodukcja i rozwój dziecka. Głównymi materiałami oskarżanymi są ftalany i bisfenol A , dwa dodatki obecne w tworzywach sztucznych .
Na poziomie międzynarodowym Konwencja Rotterdamska , administrowana przez ONZ ( UNDP , FAO ), została przyjęta przez 165 krajów w 1998 r. w celu lepszego zabezpieczenia zdrowia ludzi i środowiska przed ewentualnymi szkodami powodowanymi przez handel chemikaliami.
Wiele przepisów dotyczy chemikaliów i ich pozostałości, które różnią się w zależności od kraju. Dlatego też we Francji istnieją bazy danych i przewodniki dotyczące ryzyka chemicznego.
Chemik często pojawia się karykaturę literaturze, Pomysł zwłaszcza kina. Ci rozczochrani naukowcy lub przezabawni lekarze, a jednocześnie zagubieni biolodzy, chemicy i fizycy, stanowią istoty głuche na prawdziwy świat lub zagubione poza laboratorium i badaniem; chyba że cofniesz się w czasie, udaj się do innego świata lub na Księżyc, jak profesor Calculus . Interweniują przede wszystkim sporadycznie, swoim działaniem, czasem decydującym, a czasem niepokojącym, bo to ukierunkowuje fikcję.
W komiksie rejestru, łącząc chemię i miłość w klasyczny sposób, przytoczymy filmu Doktor Jerry i Mister Miłość z Jerry Lewis (1963) i Jean Lefebvre w roli Eugène Ballanchon w Le Fou du labo 4 przez Jacques Besnard. (1967).
Literackie przedstawienie chemika w wielu pracach bardzo różni się od rzeczywistości. Uważany jest za uczonego z innego miejsca, który żyje poza czasem. Chemik przedstawia się wtedy jako pół- czarodziej , obraz byłego alchemika , który bawi się ciemnymi siłami, których nie kontroluje, aby konkurować z naturą. Chemia jest często kojarzona z okultyzmem, podczas gdy reprezentuje uznaną naukę .
Jednak musimy odjąć od tej tabeli układu okresowego z Primo Levi . To włoskie dzieło literackie na temat chemii składa się z dwudziestu jeden rozdziałów, z których każdy z osobna ilustruje element malarstwa Mendelejewa . Te części opisowe, które zostały zaprojektowane z przestrzennym wsparciem układu okresowego pierwiastków i sztuki chemika, w razie potrzeby odnoszą się do życia zawodowego pisarza. Ponadto chemik specjalizujący się w malarstwie i dyrektor laboratorium małej jednostki produkcyjnej w Turynie, wymyślone anegdoty lub spotkania autobiograficzne lub krótkie opowiadania uzupełniające, rozsądnie wybrane.
Chemia jest przedstawiana, mniej lub bardziej przekonująco, w kilku serialach telewizyjnych jako sprężyna do pisania scenariuszy, która ma wyciągnąć bohatera z delikatnej sytuacji poprzez produkcję toksycznych gazów , baterii lub domowej roboty bomb . To zastosowanie może być improwizowanym majsterkowaniem, jak w MacGyver lub premedytacją przez eksperta chemika, jak w Breaking Bad .
8 th ed. , Seria Inżynierii Chemicznej , McGraw-Hill, 2007 ( ISBN 0-07-142294-3 )