С начала времен люди интересовались составом, строением и взаимодействием всего, что их окружает. Эти знания объединены в единую науку - химию. В статье рассмотрим, что это такое, разделы химии и необходимость ее изучения.

и зачем ее изучать?

Химия является одной из нескольких областей естествознания, наукой о веществах. Она занимается изучением:

• строения и состава веществ;
• свойств элементов окружающего мира;
• превращений веществ, которые зависят от их свойств;
• изменения состава вещества в ходе химической реакции;
• законов и закономерностей изменений веществ.

Химия рассматривает все элементы с точки зрения атомно-молекулярного состава. Она тесно связана с биологией и физикой. Также существует множество областей науки, которые являются пограничными, то есть изучаются, например, и химией, и физикой. К таковым относятся: биохимия, квантовая химия, химическая физика, геохимия, физическая химия и другие.

Основными разделами химии в литературе считаются:

1. Органическая химия.
2. Неорганическая химия.
3. Биохимия.
4. Физическая химия.
5. Аналитическая химия.

Органическая химия

Химию можно классифицировать по признаку изучаемых веществ на:

• неорганическую;
• органическую.

Первую область изучения рассмотрим в следующем пункте. Почему органическую химию выделили в отдельный раздел? Потому что она занимается исследованием соединений углерода и веществ, в состав которых он входит. На сегодня известно около 8 млн таких соединений.

Углерод может соединяться с большинством элементов, но чаще всего взаимодействует с:

• кислородом;
• углеродом;
• азотом;
• серой;
• марганцем;
• калием.

Также элемент отличается способностью образовывать длинные цепочки. Подобные связи обеспечивают многообразие органических соединений, которые важны для существования живого организма.

Цели и методы, которым следует предмет органической химии:

• выделение отдельных индивидуальных и особенных веществ их растительных и живых организмов, а также из ископаемого сырья.
• очистка и синтез ;
• определение структуры вещества в природе;
• изучение протекания химической реакции, ее механизмы, особенности, и результаты;
• определение взаимосвязей и зависимостей между структурой органического вещества и его свойствами.

Разделы органической химии включают:

Неорганическая химия

Раздел неорганической химии занимается изучением состава, структуры и взаимодействий всех веществ, не содержащих углерод. На сегодня насчитывается более 400 тысяч неорганических веществ. Благодаря именно этому разделу науки обеспечивается создание материалов для современной техники.

Исследования и изучение веществ неорганической химии основывается на периодическом законе, а также периодической системе Д. И. Менделеева. Наука изучает:

• простые вещества (металлы и неметаллы);
• сложные вещества (оксиды, соли, кислоты, нитриты, гидриды и другие).

Задачи науки:

Физическая химия

Физическая химия является самым обширным разделом химии. Она занимается изучением общих законов и превращений веществ с помощью методов физики. Для этого применяются теоретические и экспериментальные из них.

Физическая химия включает знания о:

• строении молекул;
• химической термодинамике;
• химической кинетике;
• катализе.

Разделы физической химии следующие:

Аналитическая химия

Аналитическая химия - раздел химии, который развивает теоретическую базу химического анализа. Наука занимается разработкой методов идентификации, разделения, обнаружения и определения химических соединений и установлением химического состава материалов.

Аналитическую химию можно классифицировать в зависимости от решаемых задач на:

• Качественный анализ - определяет, какие вещества находятся в образце, их форму и сущность.
• Количественный анализ - определяет содержание (концентрацию) компонентов в исследуемом образце.

Если требуется проанализировать неизвестную пробу, то сначала применяется качественный анализ, а потом количественный. Они проводятся химическими, инструментальными и биологическими методами.

Биохимия

Биохимия - раздел химии, который исследует химический состав живых клеток и организмов, а также базовые их жизнедеятельности. Наука является достаточно молодой и находится на стыке биологии и химии.

Биохимия занимается исследованием таких соединений:

• углеводы;
• липиды;
• белки;
• нуклеиновые кислоты.

Разделы биохимии:

Химическая технология

Является разделом химии, который изучает экономичные и экологически обоснованные методы переработки природных материалов для их потребления и использования в производстве.

Наука подразделяется на:

• Органическую химическую технологию, которая занимается переработкой горючих ископаемых, получением синтетических полимеров, лекарств и иных веществ.
• Неорганическую химическую технологию, которая занимается переработкой минерального сырья (кроме металлической руды), получением кислот, минеральных удобрений и щелочей.

В химической технологии происходит множество процессов (периодических или непрерывных). Они разделяются на основные группы:

Протекание некоторых химических процессов и свойства отдельных веществ вызывают необычный интерес людей.

Вот некоторые из них:

1. Галлий. Это интересный материал, который имеет свойство плавиться при комнатной температуре. По виду похож на алюминий. Если ложку из галлия опустить в жидкость по температуре выше 28 градусов по Цельсию, то она расплавится и потеряет форму.
2. Молибден. Этот материал был обнаружен во время Первой мировой войны. Исследования его свойств показали высокую прочность вещества. Позднее из него была изготовлена легендарная пушка «Большая Берта». Ее ствол не деформировался от перегрева при стрельбе, что упростило использование орудия.
3. Вода. Известно, что вода в чистом виде H 2 O не встречается в природе. Благодаря своим свойствам, она впитывает все, что встречается на пути. Поэтому истинно чистую жидкость можно получить только в лаборатории.
4. Также известно еще одно особенное свойство воды - ее реакция на изменение окружающего мира. Исследования показали, что вода из одного источника при разных воздействиях (магнитном, при включенной музыке, рядом с людьми), меняет свою структуру.
5. Меркаптан. Это соединение сладкого, горького и кислого вкусов, которое было обнаружено после исследования грейпфрута. Установлено, что человек замечает этот вкус при концентрации 0,02 нг/л. То есть достаточно на объем воды в 100 тыс. тонн добавить 2 мг меркаптана.

Можно сказать, что химия - неотъемлемая часть научного знания человечества. Она интересна и многогранна. Именно благодаря химии люди имеют возможность пользоваться множеством предметов современного окружающего мира.

Окружающий мир материален. Материя бывает двух видов: вещество и поле. Объект химии – вещество (в том числе и влияние на вещество различных полей – звуковых, магнитных, электромагнитных и др.)

Вещество - все, что имеет массу покоя (т.е. характеризуется наличием массы тогда, когда не движется) . Так, хотя масса покоя одного электрона (масса не движущегося электрона) очень мала – около 10 -27 г, но даже один электрон – это вещество.

Вещество бывает в трех агрегатных состояниях – газообразном, жидком и твердом. Есть еще одно состояние вещества – плазма (например, плазма есть в грозовой и шаровой молнии), но в школьном курсе химию плазмы почти не рассматривают.

Вещества могут быть чистыми, очень чистыми (нужными, например, для создания волоконной оптики), могут содержать заметные количества примесей, могут быть смесями.

Все вещества состоят из мельчайших частиц – атомов. Вещества, состоящие из атомов одного вида (из атомов одного элемента), называют простыми (например, древесный уголь, кислород, азот, серебро и др.). Вещества, которые содержат связанные между собой атомы разных элементов, называют сложными.

Если в веществе (например, в воздухе) присутствуют два или большее число простых веществ, и их атомы не связаны между собой, то его называют не сложным, а смесью простых веществ. Число простых веществ сравнительно невелико (около пятисот), а число сложных веществ огромно. К настоящему времени известны десятки миллионов разных сложных веществ.

Химические превращения

Вещества способны вступать между собой во взаимодействие, причем возникают новые вещества. Такие превращения называют химическими . Например, простое вещество уголь взаимодействует (химики говорят – реагирует) с другим простым веществом – кислородом, в результате образуется сложное вещество – углекислый газ, в котором атомы углерода и кислорода связаны между собой. Такие превращения одних веществ в другие называют химическими. Химические превращения – это химические реакции. Так, при нагревании сахара на воздухе сложное сладкое вещество – сахароза (из которого состоит сахар) – превращается в простое вещество – уголь и сложное вещество – воду.

Химия изучает превращения одних веществ в другие. Задача химии – выяснить, с какими именно веществами может при данных условиях взаимодействовать (реагировать) то или иное вещество, что при этом образуется. Кроме того, важно выяснить, при каких именно условиях может протекать то или иное превращение и можно получить нужное вещество.

Физические свойства веществ

Каждое вещество характеризуется совокупностью физических и химических свойств. Физические свойства – это свойства, которые можно охарактеризовать с помощью физических приборов . Например, с помощью термометра можно определить температуру плавления и кипения воды. Физическими методами можно охарактеризовать способность вещества проводить электрический ток, определить плотность вещества, его твердость и т.д. При физических процессах вещества остаются неизменными по составу.

Физические свойства веществ подразделяют на счислимые (те, которые можно охарактеризовать с помощью тех или иных физических приборов числом, например, указанием плотности, температур плавления и кипения, растворимости в воде и др.) и несчислимые (те, которые охарактеризовать числом нельзя или очень трудно – такие, как цвет, запах, вкус и др.).

Химические свойства веществ

Химические свойства вещества – это совокупность сведений о том, с какими другими веществами и при каких условиях вступает в химические взаимодействия данное вещество . Важнейшая задача химии – выявление химических свойств веществ.

В химических превращениях участвуют мельчайшие частицы веществ – атомы. При химических превращениях из одних веществ образуются другие вещества, и исходные вещества исчезают, а вместо них образуются новые вещества (продукты реакции). А атомы при всех химических превращениях сохраняются . Происходит их перегруппировка, при химических превращениях старые связи между атомами разрушаются и возникают новые связи.

Химический элемент

Число различных веществ огромно (и у каждого из них своя совокупность физических и химических свойств). Атомов, отличающихся друг от друга по важнейшим характеристикам, в окружающем нас материальном мире сравнительно невелико – около ста. Каждому виду атомов отвечает свой химический элемент. Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковыми или близкими характеристиками . В природе встречается около 90 различных химических элементов. К настоящему времени физики научились создавать новые, отсутствующие на Земле виды атомов. Такие атомы (и, соответственно, такие химические элементы) называют искусственными (по-английски – man-made elements). Искусственно полученных элементов к настоящему времени синтезировано более двух десятков.

Каждый элемент имеет латинское название и одно- или двух-буквенный символ. В русскоязычной химической литературе нет четких правил произношения символов химических элементов. Одни произносят так: называют элемент по-русски (символы натрия, магния и др.), другие – по латинским буквам (символы углерода, фосфора, серы), третьи – как звучит название элемента по-латыни (железо, серебро, золото, ртуть). Символ элемента водорода Н у нас принято произносить так, как эту букву произносят по-французски.

Сравнение важнейших характеристик химических элементов и простых веществ приведено в таблице ниже. Одному элементу может отвечать несколько простых веществ (явление аллотропии: углерод, кислород и др.), а может – и одно (аргон и др. инертные газы).

Недавно мы с друзьями смотрели довольно интересный фильм. В нем рассказывалось о нашем будущем, о том, что будет с жизнью людей. Вообще, как я поняла жанр этого фильма, был фантастика. И в одной из сцен говорилось о возрастании химической промышленности, и о том что вскоре мы не сможем полноценно жить, из-за того что весь мир будет окутан химическими материалами. Все, конечно, посмеялись и пустили этот момент вскользь, но я задумалась, что ведь действительно химическая промышленность постепенно продвигается на первый план, вытесняя другие сферы деятельности, и это меня немного насторожило. Я решила во всем разобраться и теперь хочу рассказать и вам.

Что такое химическая промышленность

Химическая промышленность – исключительная деятельность в экономике , основой которой служит процесс химизации , т.е. использования химических способов, материалов и процессов в различные отрасли сфер хозяйства.

Она выделяется непростой организацией, включающей данные отрасли:

• добычу горно-химического сырья;
• основную химию;
• химию полимеров (органический синтез).

Даже по объяснению данного термина я уже сделала вывод о значимости данной промышленности, и эта значимость бесконечно огромна. Ведь химическая промышленность включает возможность потребления сырья и утилизацию почти всех отходов производства, даже самых токсичных. На мой взгляд, это очень весомый аргумент о роли данной деятельности в промышленном мире. Ни одна отрасль не может сравниться с хим. промышленностью в производстве фактически новых материалов с заранее заданными свойствами.

Факторы размещения предприятий химической промышленности

В основном к факторам размещения относится:

• сырьевой фактор;
• потребительский фактор;
• потребительски-сырьевой фактор.

Специфика размещения данных производств в России – концентрация в европейской части страны. Эту особенность обуславливает несколько причин. Среди главных – близость потребителя и наличие сырья (потребительски-сырьевой фактор ).

Примеры размещения

В основном, конечно добычу сырья можно отнести к сырьевому фактору. К примеру, горно-химические предприятия располагаются в Березниках и Соликамске, потому что здесь находится одно из крупнейших месторождений калийных солей. Фосфорные удобрения вырабатывают из апатитов, добываемых в Хибинах.Тем не менее, самым важным фактором химических предприятий является потребительский фактор . Практически все центры расположены в крупных городах. Например, какое либо предприятие удобней построить в Санкт-Петербурге, где проживает много людей и есть спрос, нежели чем в провинциальном городке с небольшим населением.

Cтраница 1

Основные химические вещества, используемые при ентификации объектов крупной опасности.  

Основными химическими веществами, загрязняющими сточные воды химических цехов, являются: фенол, аммиак, цианиды и роданиды.  

Основными химическими веществами, влиянию которых в настоящее время в производстве стеклопластиков могут подвергаться работающие, являются ненасыщенные полиэфирные смолы, стирол, органические перекиси (в основном, гидроперекись изопропбензола, перекись бензоила), диметил - и диэтиланилины, изопропилбензол, нафтенат кобальта, пыль стеклянного волокна и готового стеклопластика.  

Какие основные химические вещества вызывают раздражение глаз при фотохимическом смоге.  

В табл. 43 приведены некоторые свойства основных химических веществ, применяемых для приготовления флюсов.  

Радиохимическая чистота - это отношение активности радионуклида в основном химическом веществе, составляющем препарат, к общей активности радионуклида в этом препарате, выраженное в процентах.  

Детергенты - это поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые употребляются в промышленности и быту как моющие средства и эмульгаторы; они относятся к числу основных химических веществ, загрязняющих поверхностные воды.  

В отношении импортных препаратов следует отметить, что они представляют собой сложные смеси различных соединений с указанием только классовой их принадлежности. Поэтому неизвестно какие основные химические вещества могут выделяться в воздух рабочей зоны и поступать в объекгы окружающей среды. Текущий санитарный контроль за содержанием препаратов в объектах окружающей среды не представляется возможным из-за отсутствия аналитических методов.  

Например, при уменьшении температуры звезды все более отчетливыми становятся спектральные линии, соответствующие CN и СН. При еще более низких температурах основными химическими веществами наряду с TiO становятся гидриды MgH, SiH, А1Н и окислы ZrO, ScO, YO, GO, A1O и ВО.  

Петром I положено начало организации в России первых аптек. В лабораториях при аптеках изготовлялись не только лекарства, там получали и основные химические вещества - серную кислоту, крепкую водку и другие химикалии, необходимые для изготовления ряда лекарственных веществ. Масштаб этих производств был чрезвычайно мал, так как они носили лабораторный характер.  

Это поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые употребляются в промышленности и в быту как моющие средства и эмульгаторы; они относятся к числу основных химических веществ, загрязняющих поверхностные воды.  

Система наблюдения за чрезвычайными ситуациями, связанными с опасными веществами фиксирует не все выбросы, так как о небольших проливах или выбросах на предприятиях не докладывают. Реестр был заведен в 1990 году и первоначально включал пять штатов, затем был расширен и теперь охватывает одиннадцать штатов. Данные Системы наблюдения за чрезвычайными ситуациями, связанными с опасными веществами за период между 1990 и 1992 гг., суммирующие типы химических веществ, выброшенные во время чрезвычайных ситуаций, включая и те, от которых пострадал персонал, показывают, что основными химическими веществами были летучие органические соединения, гербициды, кислоты и аммиак. Самый большой риск для персонала представляют собой цианины, инсектициды, хлор, кислоты и основания.  

Без подписи начальника ОТБ ни одному из них пропуск не выдается. Кроме тоговсе инженерносехнические работники связанные с выполнением работ П и Ш категорий, проведением огневых или земляных работ независимо от категории, проведением инструктажа своих рабочих сдают экзамен в комиссии химкомбината и тол ко после этого получают право оформления и руководства такими работами. Не сдавшие экзамена на территорию комбината не допускаются. В специальной программе, отображаю - щей минимум знаний необходимых для сдачи экзамена, узловыми вопросами являются: полное и четкое знание инструкций комбината о порядке проведения огневых и земляных работ а также инструкции по взаимному обеспечению условий безопасности правила поведения рабочих подрядных организаций на территории комбината и режим внутри объекта; правила противопожарного режима на территории комбината, устройство и приемы пользования средствами огне-тушения; назначение, правила пользования и условия применения фильтрующих противогазов; классификация и особенности всех имеющихся к ним коробок; характеристики и свойства основных химических веществ имеющихся в производствах химкомбината. В состав комиссии входят начальник ОТБ химкомбината (председатель), начальники газоспасательной станции и военизированной пожарной части, главный инженер соответствующего управления.  

Основания (гидроксиды) – сложные вещества, молекулы которых в своём составе имеют одну или несколько гидрокси-групп OH. Чаще всего основания состоят из атома металла и группы OH. Например, NaOH – гидроксид натрия, Ca(OH) 2 – гидроксид кальция и др.

Существует основание – гидроксид аммония, в котором гидрокси-группа присоединена не к металлу, а к иону NH 4 + (катиону аммония). Гидроксид аммония образуется при растворении аммиака в воде (реакции присоединения воды к аммиаку):

NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (гидроксид аммония).

Валентность гирокси-группы – 1. Число гидроксильных групп в молекуле основания зависит от валентности металла и равно ей. Например, NaOH, LiOH, Al (OH) 3 , Ca(OH) 2 , Fe(OH) 3 и т.д.

Все основания – твёрдые вещества, которые имеют различную окраску. Некоторые основания хорошо растворимы в воде (NaOH, KOH и др.). Однако большинство из них в воде не растворяются.

Растворимые в воде основания называются щелочами. Растворы щелочей «мыльные», скользкие на ощупь и довольно едкие. К щелочам относят гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 , Ba(OH) 2 и др.). Остальные являются нерастворимыми.

Нерастворимые основания – это амфотерные гидроксиды, которые при взаимодействии с кислотами выступают как основания, а со щёлочью ведут себя, как кислоты.

Разные основания отличаются разной способностью отщеплять гидрокси-группы, поэтому признаку они делятся на сильные и слабые основания.

Сильные основания в водных растворах легко отдают свои гидрокси-группы, а слабые – нет.

Химические свойства оснований

Химические свойства оснований характеризуются отношением их к кислотам, ангидридам кислот и солям.

1. Действуют на индикаторы . Индикаторы меняют свою окраску в зависимости от взаимодействия с разными химическими веществами. В нейтральных растворах – они имеют одну окраску, в растворах кислот – другую. При взаимодействии с основаниями они меняют свою окраску: индикатор метиловый оранжевый окрашивается в жёлтый цвет, индикатор лакмус – в синий цвет, а фенолфталеин становится цвета фуксии.

2. Взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.

3. Вступают в реакцию с кислотами, образуя соль и воду. Реакция взаимодействия основания с кислотой называется реакцией нейтрализации, так как после её окончания среда становится нейтральной:

2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.

4. Реагируют с солями, образуя новые соль и основание:

2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.

5. Способны при нагревании разлагаться на воду и основной оксид:

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.

Остались вопросы? Хотите знать больше об основаниях?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Доверенности