Химия — это наука о веществе, его свойствах и превращении в другие вещества. Как и любая другая наука, химия имеет свою историю развития.
Первые химические знания появились еще до нашей эры, в Древнем Египте. У египтян была наука химия, которую они называли «священным искусством». Некоторые из их рецептов изготовления духов и лекарств используются и сегодня.
Вы наверняка слышали об алхимиках и философском камне. Философский камень может превратить любой металл в золото. В наше время слово химия имеет несколько толкований: химия как наука и производство химических продуктов (одним словом, химия).
Мы не могли бы существовать без химических веществ. Мы просыпаемся утром и умываемся. В ванной комнате нас ждут мыло и зубная паста. На завтрак у нас ароматный чай и хрустящие хлопья. Одежда, обувь и школьные принадлежности стали возможны благодаря химическим технологиям.
Но химия может быть и вредной. Мы много раз слышали о кислотных дождях, гибели морских обитателей из-за разливов нефти, нитратах в овощах и фруктах. Химия неразрывно связана с человечеством и жизненно важна для всех нас. Чтобы не навредить планете, мы должны использовать наши химические знания и рационально применять вещества.
Химия — это очень широкий предмет, включающий множество разделов, каждый из которых имеет свою цель, изучая вещества, их структуры и свойства. www.evkova.org/himiya
Неорганическая химия также известна как химия неживых объектов. Она включает биохимию — изучение химических элементов и их соединений, органическую химию — изучение таких процессов, как метаболизм и дыхание в живых организмах, и углехимию. Этот увлекательный раздел познакомит вас со многими соединениями, использующими уникальные свойства углерода.
Физическая химия изучает закономерности реакций, а аналитическая химия использует качественный и количественный анализ для изучения смесей.
Чтобы освоить химию, вам потребуется изучить физику, биологию и математику. Как видно из диаграммы, химия тесно пересекается с другими науками.
Атомная и молекулярная наука и химия
Наименьшая частица Как и во всех других науках, в химии есть термины и понятия, которые вы будете изучать на протяжении всего курса. Эти термины не являются для вас новыми, поскольку вы изучали их на уроках физики и естественных наук. Это атомы, молекулы, химические элементы и вещества. Эти понятия лежат в основе атомной и молекулярной теории. Давайте рассмотрим каждое из этих понятий более подробно.
Атомы и химия
Вы, вероятно, видели периодическую систему химических элементов (ПСХЭ) в учебнике или на уроках химии. Он имеет другой внешний вид и структуру, которые мы обсудим более подробно позже. Классический вид периодической системы химических элементов показан на диаграмме.
На уроках естествознания вы знаете, что строительными блоками Вселенной являются атомы. Атом — это мельчайшая частица, отвечающая за свойства химического элемента и являющаяся химически неделимой. В настоящее время существует 126 типов атомов — химических элементов.
Все атомы имеют положительно заряженное ядро и вращающиеся вокруг него отрицательные электроны.
Ядро — самая тяжелая часть атома, состоящая из протонов (имеющих положительный заряд) и нейтронов (имеющих нулевой заряд). Атомы не имеют заряда, т.е. они нейтральны. Число протонов = число электронов Чтобы узнать число частиц, необходимо с помощью ПККЭ найти порядок элемента. Например, если атом имеет 10 электронов и 10 протонов, периодическая таблица покажет, что этот набор частиц соответствует химическому элементу неону. Химический элемент «золото» имеет 79 протонов и 79 электронов.
Состав атома, а точнее, количество протонов, не меняется во время химической реакции. Именно поэтому алхимики не смогли найти рецепт философского камня. Атомы (подобно буквам, которые соединяются вместе, образуя слоги, а затем слова) соединяются вместе, образуя молекулы.
Молекулы в химии
Как образуются молекулы — мельчайшие частицы, из которых состоит вещество? И снова мы будем использовать буквы, чтобы провести аналогию. Чтобы сделать слова разборчивыми и осмысленными, нам нужны комбинации букв и точные правила. То же самое происходит и при образовании молекул. Атомы связаны с молекулами химическими связями. Свойства молекулы зависят от того, атомы каких элементов соединены между собой и как они соединены.
Примерами молекул вещества, образованных атомами кислорода, являются кислород и озон. Оба они состоят из атомов химического элемента кислорода, но озон, имеющий химическую формулу O3, состоит из трех атомов кислорода, в то время как молекула кислорода, имеющая химическую формулу O2, состоит из двух атомов кислорода. Это явление называется аллотропией. Это явление, при котором простые вещества, образованные из одних и тех же химических элементов, имеют различные свойства и структуры.
Рекордсменом по образованию аллотропов является углерод, который существует в виде алмаза, графита, карбинов, фуллеренов и углеродных нанотрубок. Как видно из определения, атомы и молекулы являются частицами, но в чем разница между ними? Опять же, давайте сравним их с буквами и словами. Буквы — это атомы, а слова — молекулы. Как атомы не состоят из молекул, так и буквы не состоят из слов.
Молекула диоксида серы (SO2) состоит из одного атома серы и двух атомов кислорода. Молекула аммиака состоит из одного атома азота и трех атомов водорода, и так далее. Таким образом, мы видим, что вся материя состоит из атомов химических элементов. Живая и неживая природа также представляет собой комбинацию химических элементов.
Ионы в химии
Что происходит, когда атом присоединяет или отпускает электрон? Она становится заряженной частицей. Ион — это частица с положительным или отрицательным зарядом. Основные идеи теории атомов и молекул, которые составляют основу химии, физики и естественных наук, заключаются в том, что материя состоит из молекул, что атомы являются частью молекул, что атомы и молекулы совершают самопроизвольные движения, а химические реакции изменяют состав молекул и производят новые вещества.
Этапы развития химии как науки
Химические процессы (получение металлов из руд, окрашивание тканей, дубление кожи…) использовались с начала человеческой цивилизации.
В III и IV веках зародилась алхимия, целью которой было превращение цветных металлов в драгоценные.
Начиная с эпохи Возрождения, химические исследования все чаще используются в практических целях (металлургия, стеклоделие, производство керамики, красок…). Во второй половине семнадцатого века родился Р. Босбатонс, основатель алхимии.
Во второй половине XVII века Р. Бойль первым дал научное определение химических элементов.
Химия не стала полноценной наукой до второй половины 18 века, когда был сформулирован закон сохранения массы в химических реакциях.
В начале 19 века Джон Дальтон заложил основы теории химических атомов, а Амедео Абогарде ввел термин «молекула». Только в 60-е годы XIX века утвердилось представление об атомах и молекулах: именно в это время А.М. Батлов теоретически обосновал структуру соединений, а Д.И. Менделеев открыл периодический закон.
