Nuo senų senovės žmonės domėjosi visko, kas juos supa, sudėtimi, struktūra ir sąveika. Šios žinios sujungiamos į vieną mokslą – chemiją. Straipsnyje mes apsvarstysime, kas tai yra, chemijos skyriai ir būtinybė ją studijuoti.
Kas yra chemija ir kodėl ją studijuoti?
Chemija yra viena iš kelių gamtos mokslų sričių, mokslo apie medžiagas. Ji mokosi:
- medžiagų struktūra ir sudėtis;
- pasaulio elementų savybės;
- medžiagų transformacijos, kurios priklauso nuo jų savybių;
- medžiagos sudėties pokyčiai cheminės reakcijos metu;
- medžiagų kaitos dėsniai ir modeliai.
Chemijoje visi elementai atsižvelgiama į atominę ir molekulinę sudėtį. Jis glaudžiai susijęs su biologija ir fizika. Taip pat yra daug mokslo sričių, kurios yra ribinės, tai yra, jas tiria, pavyzdžiui, ir chemija, ir fizika. Tai apima: biochemiją, kvantinę chemiją, cheminę fiziką, geochemiją, fizikinę chemiją ir kt.
Pagrindinės chemijos šakos literatūroje yra:
- Organinė chemija.
- Neorganinischemija.
- Biochemija.
- Fizikinė chemija.
- Analitinė chemija.
Organinė chemija
Chemiją pagal tiriamas medžiagas galima klasifikuoti į:
- neorganinis;
- ekologiškas.
Pirmoji studijų sritis bus nagrinėjama kitoje pastraipoje. Kodėl organinė chemija buvo išskirta kaip atskiras skyrius? Kadangi jis užsiima anglies junginių ir medžiagų, į kurias jis įtrauktas, tyrimu. Šiandien žinoma apie 8 milijonai tokių junginių.
Anglis gali būti derinama su dauguma elementų, bet dažniausiai sąveikauja su:
- deguonis;
- anglis;
- azotas;
- pilka;
- manganas;
- kalis.
Be to, elementas išsiskiria savo gebėjimu formuoti ilgas grandines. Tokie ryšiai suteikia įvairių organinių junginių, kurie yra svarbūs gyvam organizmui.
Tikslai ir metodai, po kurių nurodomas organinės chemijos dalykas:
- atskirų individualių ir specialių medžiagų išskyrimas iš augalų ir gyvų organizmų, taip pat iš iškastinių žaliavų.
- medžiagų junginių gryninimas ir sintezė;
- medžiagos sandaros gamtoje nustatymas;
- cheminės reakcijos eigos, jos mechanizmų, savybių ir rezultatų tyrimas;
- organinės medžiagos struktūros ir jos savybių ryšių ir priklausomybių nustatymas.
Organinės chemijos temos:
- Polimerų chemija arba stambiamolekulinių junginių chemija. Mokslo sritis, kurinagrinėja polimerų cheminių ir fizikinių ir cheminių savybių bei jiems gauti naudojamų pradinių reagentų tyrimą.
- Farmakologija. Mokslo šaka, tirianti gydomąsias medžiagas ir jų poveikį žmogaus organizmui.
Neorganinė chemija
Neorganinės chemijos skyriuje nagrinėjama visų medžiagų, kuriose nėra anglies, sudėties, struktūros ir sąveikos. Šiandien yra daugiau nei 400 tūkstančių neorganinių medžiagų. Šios mokslo dalies dėka užtikrinamas šiuolaikinių technologijų medžiagų kūrimas.
Neorganinės chemijos medžiagų tyrimai ir studijos remiasi periodiniu dėsniu, taip pat D. I. Mendelejevo periodine sistema. Mokslo studijos:
- paprastos medžiagos (metalai ir nemetalai);
- sudėtinės medžiagos (oksidai, druskos, rūgštys, nitritai, hidridai ir kt.).
Mokslo problemos:
- ieškoti ir tobulinti būdų, kaip sukurti naujas medžiagas, kurios turėtų reikiamas savybes;
- gebėjimo reaguoti su kitais elementais struktūros santykio tyrimas;
- mišinių valymo technologijų kūrimas ir tobulinimas;
- ieškokite naujų elementų sintezės metodų.
Fizikinė chemija
Fizikinė chemija yra pati plačiausia chemijos šaka. Ji užsiima bendrųjų medžiagų sandaros, sandaros ir virsmų dėsnių tyrinėjimu fizikos metodais. Tam teorinės ireksperimentiniai.
Fizinė chemija apima žinias apie:
- molekulių struktūra;
- cheminė termodinamika;
- cheminė kinetika;
- katalizė.
Fizikinės chemijos skyriai yra tokie:
- Elektrochemija – procesų laidininkuose tyrimas.
- Fotochemija yra cheminių virsmų, veikiamų šviesos, tyrimas.
- Fizikinė paviršiaus reiškinių chemija.
- Radiacinė chemija – procesų, sukeliamų jonizuojančiosios spinduliuotės veikimo, tyrimas;
- Koloidinė chemija – sistemų ir reiškinių, atsirandančių sąsajoje, tyrimas.
- Kvantinė chemija – tai medžiagų struktūros, savybių, reakcijų tyrimas, pagrįstas kvantine mechanika.
- Kristalochemija – kristalų struktūrų mokslas;
- Termochemija yra chemijos šaka, tirianti termoreakcijas, fizikinių ir cheminių parametrų ryšį.
- Atomo sandaros doktrina.
- Metalų korozijos (oksidacijos) mokymas.
- Cheminė kinetika – cheminių reakcijų, priklausančių nuo išorinių sąlygų, tyrimas.
- Sprendimų doktrina.
- Branduolinė chemija – nagrinėja branduolinių reakcijų ir jose vykstančių procesų tyrimą.
- Garso chemija yra poveikio, atsirandančio veikiant galingoms akustinėms bangoms, tyrimas.
Analitinė chemija
Analitinė chemija yra chemijos šaka, kurianti teorinius cheminės analizės pagrindus. Mokslas kuria identifikavimo, atskyrimo, aptikimo metodusir cheminių junginių nustatymas bei medžiagų cheminės sudėties nustatymas.
Analitinė chemija, atsižvelgiant į sprendžiamus uždavinius, gali būti klasifikuojama į:
- Kokybinė analizė – nustatoma, kokios medžiagos yra mėginyje, jų forma ir esmė.
- Kiekybinė analizė – nustato komponentų kiekį (koncentraciją) tiriamajame mėginyje.
Jei norite išanalizuoti nežinomą pavyzdį, pirmiausia taikoma kokybinė, o tada kiekybinė analizė. Jie atliekami cheminiais, instrumentiniais ir biologiniais metodais.
Biochemija
Biochemija yra chemijos šaka, tirianti gyvų ląstelių ir organizmų cheminę sudėtį, taip pat pagrindinius cheminius jų gyvenimo procesus. Mokslas yra gana jaunas ir yra biologijos ir chemijos sankirtoje.
Biochemija nagrinėja tokių junginių tyrimus:
- angliavandeniai;
- lipidai;
- b altymai;
- nukleorūgštys.
Biochemijos skyriai:
- Statinė biochemija – tiria organizmų cheminę sudėtį ir jų molekulių (b altymų, aminorūgščių, nukleorūgščių, lipidų, vitaminų ir kt.) struktūrą.
- Funkcinė biochemija – tiria pagrindines chemines reakcijas, vykstančias organizmo organų ir sistemų funkcionavimo metu.
- Dinaminė biochemija tiria chemines reakcijas, vykstančias metabolizmo metu.
Cheminės technologijos
Cheminėtechnologija yra chemijos šaka, tirianti ekonomiškus ir aplinką tausojančius natūralių medžiagų perdirbimo būdus, skirtus jas vartoti ir naudoti gamyboje.
Mokslas skirstomas į:
- Ekologinė cheminė technologija, susijusi su iškastinio kuro perdirbimu, sintetinių polimerų, vaistų ir kitų medžiagų gamyba.
- Neorganinės chemijos technologija, kuri užsiima mineralinių žaliavų (išskyrus metalo rūdą) perdirbimu, rūgščių, mineralinių trąšų ir šarmų gamyba.
Chemijos inžinerijoje yra daug procesų (partijinių arba nuolatinių). Jie skirstomi į pagrindines grupes:
- hidromechaninė:
- cheminė;
- mechaninis;
- masinis pervedimas;
- terminis.
Įdomu žinoti chemiją (faktai)
Tam tikrų cheminių procesų eiga ir tam tikrų medžiagų savybės neįprastai domina žmones.
Štai keletas iš jų:
- Galiumas. Tai įdomi medžiaga, linkusi tirpti kambario temperatūroje. Atrodo kaip aliuminis. Jei galio šaukštas panardinamas į skystį, kurio temperatūra aukštesnė nei 28 laipsniai Celsijaus, jis išsilydys ir praras formą.
- Molibdenas. Ši medžiaga buvo atrasta Pirmojo pasaulinio karo metais. Jo savybių tyrimai parodė didelį medžiagos stiprumą. Vėliau iš jo buvo pagaminta legendinė Big Bertha patranka. Jos vamzdis nebuvo deformuotas nuo perkaitimo šaudant,todėl buvo lengviau naudoti ginklą.
- Vanduo. Yra žinoma, kad gryno vandens H2O gamtoje nėra. Dėl savo savybių jis sugeria viską, kas pasitaiko kelyje. Todėl tikrai gryną skystį galima gauti tik laboratorijoje.
- Taip pat žinoma dar viena ypatinga vandens savybė – jo reakcija į supančio pasaulio pokyčius. Tyrimai parodė, kad vanduo iš vieno š altinio, veikiamas skirtingai (magnetinis, įjungus muziką, šalia žmonių), keičia savo struktūrą.
- Merkaptanas. Tai saldaus, kartaus ir rūgštaus skonių derinys, atrastas tiriant greipfrutą. Nustatyta, kad šį skonį žmogus pastebi esant 0,02 ng/l koncentracijai. Tai reiškia, kad 100 tūkstančių tonų vandens tūriui pakanka pridėti 2 mg merkaptano.
Galima sakyti, kad chemija yra neatsiejama žmonijos mokslo žinių dalis. Ji įdomi ir įvairiapusė. Būtent chemijos dėka žmonės turi galimybę naudotis daugeliu šiuolaikinio pasaulio objektų.
