Jau no seniem laikiem cilvēkus interesē visa, kas viņus ieskauj, sastāvs, struktūra un mijiedarbība. Šīs zināšanas ir apvienotas vienā zinātnē – ķīmijā. Rakstā mēs apsvērsim, kas tas ir, ķīmijas sadaļas un nepieciešamību to izpētīt.
Kas ir ķīmija un kāpēc to mācīties?
Ķīmija ir viena no vairākām dabaszinātņu jomām, zinātne par vielām. Viņa mācās:
- vielu struktūra un sastāvs;
- pasaules elementu īpašības;
- vielu transformācijas, kas atkarīgas no to īpašībām;
- vielas sastāva izmaiņas ķīmiskās reakcijas laikā;
- vielu likumi un izmaiņu modeļi.
Ķīmijā tiek ņemti vērā visi elementi atomu un molekulārā sastāva ziņā. Tas ir cieši saistīts ar bioloģiju un fiziku. Ir arī daudzas zinātnes jomas, kurām ir robeža, proti, tās pēta, piemēram, gan ķīmija, gan fizika. Tajos ietilpst: bioķīmija, kvantu ķīmija, ķīmiskā fizika, ģeoķīmija, fizikālā ķīmija un citi.
Literatūrā galvenās ķīmijas nozares ir:
- Organiskā ķīmija.
- Neorganiskaķīmija.
- Bioķīmija.
- Fizikālā ķīmija.
- Analītiskā ķīmija.
Organiskā ķīmija
Ķīmiju var klasificēt atbilstoši pētītajām vielām:
- neorganiska;
- bioloģiski.
Pirmā studiju joma tiks aplūkota nākamajā rindkopā. Kāpēc organiskā ķīmija tika izdalīta kā atsevišķa sadaļa? Jo tas nodarbojas ar oglekļa savienojumu un vielu izpēti, kurās tas ir iekļauts. Mūsdienās ir zināmi aptuveni 8 miljoni šādu savienojumu.
Ogleklis var apvienoties ar lielāko daļu elementu, bet visbiežāk mijiedarbojas ar:
- skābeklis;
- ogleklis;
- slāpeklis;
- pelēks;
- mangāns;
- kālijs.
Tāpat elements izceļas ar spēju veidot garas ķēdes. Šādas saites nodrošina dažādus organiskus savienojumus, kas ir svarīgi dzīva organisma pastāvēšanai.
Mērķi un metodes, kam seko organiskās ķīmijas priekšmets:
- atsevišķu individuālu un īpašu vielu izolēšana no augiem un dzīviem organismiem, kā arī no fosilajām izejvielām.
- vielu savienojumu attīrīšana un sintēze;
- vielas struktūras noteikšana dabā;
- ķīmiskās reakcijas norises, tās mehānismu, pazīmju un rezultātu izpēte;
- organiskās vielas struktūras un tās īpašību attiecību un atkarību noteikšana.
Organiskās ķīmijas tēmas ietver:
- Polimēru ķīmija jeb makromolekulāro savienojumu ķīmija. Zinātnes joma, kasnodarbojas ar polimēru ķīmisko un fizikāli ķīmisko īpašību izpēti un to iegūšanai izmantotajiem izejas reaģentiem.
- Farmakoloģija. Zinātnes nozare, kas pēta ārstnieciskās vielas un to ietekmi uz cilvēka organismu.
Neorganiskā ķīmija
Neorganiskās ķīmijas sadaļa nodarbojas ar visu vielu, kas nesatur oglekli, sastāva, struktūras un mijiedarbības izpēti. Mūsdienās ir vairāk nekā 400 tūkstoši neorganisko vielu. Pateicoties šai zinātnes sadaļai, tiek nodrošināta materiālu izveide mūsdienu tehnoloģijām.
Neorganiskās ķīmijas vielu izpēte un izpēte balstās uz periodisko likumu, kā arī D. I. Mendeļejeva periodisko sistēmu. Zinātnes studijas:
- vienkāršas vielas (metāli un nemetāli);
- sarežģītas vielas (oksīdi, sāļi, skābes, nitrīti, hidrīdi un citi).
Zinātnes problēmas:
- jaunu materiālu radīšanas veidu meklēšana un izstrāde, kuriem būs nepieciešamās īpašības;
- attiecību izpēte starp spēju reaģēt ar citiem elementiem struktūru;
- maisījumu attīrīšanas tehnoloģiju izstrāde un pilnveidošana;
- meklējiet jaunas elementu sintezēšanas metodes.
Fizikālā ķīmija
Fizikālā ķīmija ir visplašākā ķīmijas nozare. Viņa nodarbojas ar vielu uzbūves, uzbūves un transformāciju vispārīgo likumu izpēti, izmantojot fizikas metodes. Šim nolūkam teorētiskās uneksperimentālie.
Fizikālā ķīmija ietver zināšanas par:
- molekulu struktūra;
- ķīmiskā termodinamika;
- ķīmiskā kinētika;
- katalīze.
Fizikālās ķīmijas sadaļas ir šādas:
- Elektroķīmija - vadītājos notiekošo procesu izpēte.
- Fotoķīmija ir ķīmisko pārvērtību izpēte gaismas ietekmē.
- Virsmas parādību fizikālā ķīmija.
- Radiācijas ķīmija - jonizējošā starojuma iedarbības izraisīto procesu izpēte;
- Koloīdu ķīmija - tādu sistēmu un parādību izpēte, kas notiek saskarnē.
- Kvantu ķīmija ir vielu uzbūves, īpašību, reakciju izpēte, kuras pamatā ir kvantu mehānika.
- Kristalķīmija - zinātne par kristāla struktūrām;
- Termoķīmija ir ķīmijas nozare, kas pēta termoreakcijas, fizikāli ķīmisko parametru attiecības.
- Doktrīna par atoma uzbūvi.
- Mācība par metālu koroziju (oksidāciju).
- Ķīmiskā kinētika - ķīmisko reakciju izpēte atkarībā no ārējiem apstākļiem.
- Risinājumu doktrīna.
- Kodolķīmija - nodarbojas ar kodolreakciju un tajās notiekošo procesu izpēti.
- Skaņas ķīmija ir pētījums par ietekmi, kas rodas, pakļaujot to spēcīgiem akustiskiem viļņiem.
Analītiskā ķīmija
Analītiskā ķīmija ir ķīmijas nozare, kas attīsta ķīmiskās analīzes teorētisko bāzi. Zinātne izstrādā metodes identificēšanai, atdalīšanai, noteikšanaiun ķīmisko savienojumu noteikšana un materiālu ķīmiskā sastāva noteikšana.
Analītisko ķīmiju var klasificēt atkarībā no risināmajiem uzdevumiem:
- Kvalitatīva analīze - nosaka, kādas vielas ir paraugā, to formu un būtību.
- Kvantitatīvā analīze - nosaka komponentu saturu (koncentrāciju) testa paraugā.
Ja vēlaties analizēt nezināmu paraugu, vispirms tiek izmantota kvalitatīvā un pēc tam kvantitatīvā analīze. Tos veic ar ķīmiskām, instrumentālām un bioloģiskām metodēm.
Bioķīmija
Bioķīmija ir ķīmijas nozare, kas pēta dzīvo šūnu un organismu ķīmisko sastāvu, kā arī to dzīves ķīmiskos pamatprocesus. Zinātne ir diezgan jauna un atrodas bioloģijas un ķīmijas krustpunktā.
Bioķīmija nodarbojas ar šādu savienojumu izpēti:
- ogļhidrāti;
- lipīdi;
- proteīni;
- nukleīnskābes.
Bioķīmijas nodaļas:
- Statiskā bioķīmija - pēta organismu ķīmisko sastāvu un to molekulu uzbūvi (olb altumvielas, aminoskābes, nukleīnskābes, lipīdi, vitamīni un citi).
- Funkcionālā bioķīmija - pēta ķīmiskās pamatreakcijas, kas notiek ķermeņa orgānu un sistēmu darbības laikā.
- Dinamiskā bioķīmija pēta ķīmiskās reakcijas, kas notiek vielmaiņas laikā.
Ķīmiskās tehnoloģijas
Ķīmiskātehnoloģija ir ķīmijas nozare, kas pēta ekonomiskas un videi draudzīgas dabas materiālu apstrādes metodes to patēriņam un izmantošanai ražošanā.
Zinātne ir sadalīta:
- Organiskā ķīmiskā tehnoloģija, kas nodarbojas ar fosilā kurināmā pārstrādi, sintētisko polimēru, narkotiku un citu vielu ražošanu.
- Neorganiskā ķīmiskā tehnoloģija, kas nodarbojas ar minerālo izejvielu (izņemot metāla rūdu) apstrādi, skābju, minerālmēslu un sārmu ražošanu.
Ķīmijas inženierijā ir daudz procesu (pakešu vai nepārtrauktu). Tie ir sadalīti galvenajās grupās:
- hidromehāniskā:
- ķīmiska;
- mehāniska;
- masu pārskaitījums;
- termiskā.
Interesanti zināt ķīmiju (fakti)
Atsevišķu ķīmisko procesu norise un atsevišķu vielu īpašības neparasti interesē cilvēkus.
Šeit ir daži no tiem:
- Gallijs. Šis ir interesants materiāls, kam ir tendence izkausēt istabas temperatūrā. Izskatās pēc alumīnija. Ja gallija karoti iemērc šķidrumā, kura temperatūra ir augstāka par 28 grādiem pēc Celsija, tā izkusīs un zaudēs formu.
- Molibdēns. Šis materiāls tika atklāts Pirmā pasaules kara laikā. Tā īpašību pētījumi ir parādījuši vielas augsto izturību. Vēlāk no tā tapa leģendārais Big Bertha lielgabals. Viņas stobra šaušanas laikā nebija deformējusies no pārkaršanas,kas atviegloja pistoles lietošanu.
- Ūdens. Ir zināms, ka tīrs ūdens H2O dabā nav sastopams. Pateicoties savām īpašībām, tas uzsūc visu, kas nāk ceļā. Tāpēc patiesi tīru šķidrumu var iegūt tikai laboratorijā.
- Tāpat ir zināma vēl viena īpaša ūdens īpašība - tā reakcija uz apkārtējās pasaules izmaiņām. Pētījumi liecina, ka ūdens no viena avota dažādās ietekmēs (magnētiskā, ar ieslēgtu mūziku, blakus cilvēkiem) maina savu struktūru.
- Merkaptāns. Tā ir saldu, rūgtu un skābu garšu kombinācija, kas tika atklāta pēc greipfrūta izpētes. Noskaidrots, ka cilvēks šo garšu pamana 0,02 ng/l koncentrācijā. Tas ir, pietiek ar 2 mg merkaptāna pievienošanu 100 tūkstošu tonnu ūdens tilpumam.
Var teikt, ka ķīmija ir neatņemama cilvēces zinātnisko zināšanu sastāvdaļa. Viņa ir interesanta un daudzpusīga. Pateicoties ķīmijai, cilvēkiem ir iespēja izmantot daudzus mūsdienu pasaules objektus.
