- מהי כימיה?
- היסטוריה של כימיה
- ענפי כימיה
- חשיבותה של כימיה
- יישומי כימיה
- עקרונות הכימיה המודרנית
- כימיה ופיזיקה
אנו מסבירים מהי כימיה, ההיסטוריה שלה, הענפים והיישומים שלה. כמו כן, עקרונות הכימיה המודרנית והקשר שלה לפיזיקה.
מהי כימיה?
כימיה היא המדע החוקר הרכב, מִבְנֶה י נכסים של ה חוֹמֶר, לרבות הקשר שלו ל- אֵנֶרְגִיָה וגם את שינויים שיכול להתרחש בו דרך השיחות תגובות. המדע הוא שלומד חומרים והחלקיקים המרכיבים אותם, כמו גם הדינמיקה השונה שיכולה להתרחש ביניהם.
כימיה היא אחד הגדולים מדעים עכשווי, שהמראה שלו חולל מהפכה בעולם לנצח. מדע זה הציע הסברים פונקציונליים וניתנים לבדיקה להתנהגות המורכבת של חומרים ידועים, המסוגלים להסביר הן את קביעותם והן את השינויים שלהם.
מצד שני, הידע הכימי קיים בחיי היומיום, במידה שאנו משתמשים בחומרים טבעיים ויוצרים מלאכותיים. תהליכים כמו בישול, תְסִיסָה, מתכות, יצירת חומרים חכמים ואפילו רבים מהתהליכים המתרחשים בגופנו, ניתן להסביר באמצעות פרספקטיבה כימית (או בִּיוֹכִימִיָה).
מצד שני, תחום הכימיה אפשר את הופעת ה- תַעֲשִׂיָה: טרנספורמציה של חומרים לפי רצונו של האדם ליצור חפצים שימושיים (או החומרים הדרושים לייצורם). במובן זה, זהו אחד המדעים שהייתה להם ההשפעה הגדולה ביותר בעולם ובעולם הִיסטוֹרִיָה של ה אֶנוֹשִׁיוּת.
היסטוריה של כימיה
במובן המוחלט, ההיסטוריה של הכימיה החלה ב- פרהיסטוריה כאשר בן אנוש הוא החל להתעניין בחומרים, ייצור, בישול ואפייה. הקשר שלו עם ההתקדמות הטכנולוגית של האנושות אינו מוטל בספק.
מקור המילה כימיה מלטינית ars chimia ("אמנות אלכימית"), בתורה נגזרת מהמונח הערבי אַלכִּימְיָה, שבאמצעותו נקראה התרגול הפסאודו-מדעי של מחפשי אבן החכמים בסביבות שנת 330, שבאמצעותה יכלו להמיר את עוֹפֶרֶת ומתכות אחרות בזהב, כדי להעניק אלמוות או ידיעת כל.
האלכימאים הראשונים היו מדענים איסלאמיים, שכאשר המערב צלל לתוך המערב קַנָאוּת נוצרים דתיים, הם טיפחו את חוכמת היסודות והחומרים, מובנים כמערכת של גופים ורוחות שמשתמשים ב טכניקות נכון יכול להיות מניפולציה או שינוי.
הדמויות המסתוריות הללו נקראו בעבר "כימיקלים" (מ אלכימי). עם זאת, החל משנת 1661, עם פרסום "הכימאי הספקן" מהמדען האירי רוברט בויל (1627-1691), המונח קיבל משמעות פחות אזוטרית (רוחנית) ויותר קשור למדע.
מצד שני, ההגדרה של כימיה השתנתה מאוד לאורך זמן. במיוחד בגלל שהתחום שלו גדל והתפתח בצורה עצומה, ויתר דיסציפלינה זו.
בסביבות 1662, הגדיר המדען השוויצרי כריסטופר גלזר (1615-1670) כימיה כאמנות המדעית של המסת גופים של חומרים שונים, מכיוון שבשנת 1730 הגרמני גיאורג סטאל (1659-1734) כינה אותה אמנות הבנת הדינמיקה של תערובות.
רק ב-1837 הגדיר אותו הכימאי הצרפתי ז'אן-בטיסט דיומא (1800-1884) כמדע העוסק בכוחות בין-מולקולריים. במקום זאת, כיום אנו מבינים זאת כחקר החומר ושינוייו, בעקבות הגדרתו של הכימאי המפורסם מהונג קונג ריימונד צ'אנג (1939-2017).
עם זאת, כימיה כמדע נוצרה במאה ה-18, כאשר הראשונה ניסויים מדעיים ניתן לאימות עם החומר התרחש ב אֵירוֹפָּה מודרני, במיוחד לאחר המועמדות ב-1983 של ה- תיאוריה אטומית מאת ג'ון דלטון.
מאז, הכימיה עוררה תגליות ומהפכות רבות. בנוסף, הייתה לו השפעה חשובה על מדעים ודיסציפלינות דומות, כגון ביולוגיה, ה גוּפָנִי והנדסה.
ה האומות המאוחדות הכריז ש-2011 תהיה השנה הבינלאומית לכימיה, מתוך הכרה במסלול המדעי העצום שעבר וההשפעה הבלתי ניתנת להכחשה שיש לדיסציפלינה הזו על שלנו חַיִים.
ענפי כימיה
הכימיה כוללת מספר רב של ענפים, שכן תחום לימודיה קרוב למדעים ודיסציפלינות שונות. בין הסניפים הללו ניתן למצוא:
- ה כימיה אנאורגנית. מוקדש ללימוד העניין שאינו מרכיב בעיקר את יצורים חיים וגם לא לחומרים שלו, אלא מתאים לצורות דוממות של חומר. זה שונה מכימיה אורגנית בכך שהוא לא מתמקד באף אחת אֵלֵמֶנט במיוחד (כמו גם כימיה אורגנית על פחמן).
- כימיה אורגנית. נקרא גם כימיה חיים, זה ענף של כימיה המתמקד תרכובות שמסתובבים סביב פחמן ומימן, והם בעיקר אלו שמאפשרים את הרכב החיים.
- ה בִּיוֹכִימִיָה. בצעד לביולוגיה, ביוכימיה היא הכימיה של גופם של יצורים חיים, המתעניינים בתהליכי האנרגיה שמחזיקים אותם בחיים, בתגובות המתרחשות בצורה מסודרת בהם. תאים, ותחומי ידע נוספים המאפשרים לנו להבין כיצד הגוף שלנו עשוי פיזית.
- פיזיקוכימיה. נקראת גם כימיה פיזיקלית, היא חוקרת את הבסיסים הפיזיקליים המקיימים כל מיני תהליכים כימיים, במיוחד בכל הקשור לאנרגיה, כמו תחום האלקטרוכימיה, תֶרמוֹדִינָמִיקָה כימיה ומגזרים אחרים בפיזיקה (או כימיה, כפי שאתה רואה זאת).
- כימיה תעשייתית. נקרא גם כימיה יישומית, זה לוקח את הידע התיאורטי של כימיה ומיישם אותו על הרזולוציה של בעיות של חיי היומיום. זה הולך יד ביד עם הנדסה כימית שכן היא מעוניינת בייצור כלכלי של ריאגנטים כימיים, בחומרים חדשים וכיום, בדרכי ניהול הפעילות התעשייתית מבלי להשפיע על סביבה.
- ה כימיה אנליטית. מטרתו הבסיסית היא לזהות ולכמת את היסודות הכימיים הקיימים בחומר נתון, כלומר למצוא שיטות ודרכים לבדוק ממה עשויים הדברים ובאיזה אחוז.
- אסטרוכימיה. הוא נסוג מהעולם היומיומי כדי להתעניין בו כוכבים והרכבו הולך יד ביד עם האסטרופיזיקה. זהו אחד הענפים המיוחדים ביותר של המדע העצום הזה.
חשיבותה של כימיה
כימיה קיימת ברוב המוחלט של התהליכים התעשייתיים, כמו גם בהיבטים היומיומיים של חיינו. בזכותה פיתחנו חומרים מורכבים המותאמים לצרכינו השונים לאורך ההיסטוריה.
מ ה סגסוגות מתכות, לתרכובות פרמקולוגיות או דלקים כדי להגביר את אמצעי התחבורה שלנו, הידע על תגובה כימית זה היה בסיסי. למעשה, הודות לכימיה שינינו את העולם סביבנו, לטוב ולרע.
מצד שני, כימיה כנראה תיתן לנו את הידע לתקן את הנזק שנגרם על ידי מערכת אקולוגית לאורך ההיסטוריה שלנו.
יישומי כימיה
כימיה היא אחד מתחומי הידע האנושי שיש לו את היישומים הגדולים ביותר בתחומי חיים רבים. חלק מהם הם:
- השגת אנרגיה. הודות לטיפול בחומרים כימיים כגון דלקים ו פחמימנים, או אפילו למניפולציה של גרעיני אטום של יסודות כבדים, אפשר ליצור אנרגיה קלורית אשר בתורו משמש ליצור כוח חשמלי . זה מה שקורה בתחנות כוח תרמו-חשמליות או תרמו-גרעיניות.
- ייצור חומרים מתקדמים. הודות לכימיה, יש היום סיבים סינתטיים, חומרים חכמים ואלמנטים נוספים המאפשרים ייצור של סוגי בגדים חדשים, כלים טובים יותר ויישומים חדשים לשיפור חיי האדם.
- פַרמָקוֹלוֹגִיָה. יד ביד עם ביוכימיה ורפואה, הכימיה מאפשרת שילוב של תרכובות לייצר תרופות וטיפולים שמאריכים את חיי האדם וגם משפרים את איכותם.
- שיפור החקלאות. דרך הבנת הכימיה של קרקעות, כיום אנו יכולים לייצר תוספים, דשנים וחומרים אחרים שהשימוש הנכון בהם הופך קרקעות עניות ל קרקעות אידיאלי לשתילה, המאפשר להילחם ברעב ו עוני.
- תברואה וטיהור. על ידי הבנת התכונות של חומרים עפיצים, מסירי שומנים וסוגים אחרים של פעולה מקומית, אנו יכולים לייצר חומרי חיטוי וחומרי ניקוי כדי לנהל חיים בריאים יותר, וגם לספק תרופה לנזק האקולוגי שהתעשיות שלנו גורמות ל- מערכת אקולוגית.
עקרונות הכימיה המודרנית
הכימיה המודרנית נשלטת על ידי מה שנקרא עקרון הקוונטי, תוצאה של תורת האטום המחשיבה חומר מרמות שונות של מורכבות, כגון:
- חוֹמֶר. מה שיש לי מסה, כרך והוא מורכב מחלקיקים. זה יכול להיות מורכב מ חומרים טהורים או תערובות.
- תרכובות כימיות. חומרים כימיים המורכבים מיותר מיסוד כימי אחד או סוג אטום, מה שלא אומר שהם תערובות, אלא שהם חומרים שמסגרת החלקיקים שלהם חוזרת על שילובים של אותם יסודות שונים.
- מולקולות. איגודים של שני אטומים או יותר, ביחידה מינימלית שניחנה בפונקציונליות ותכונות ייחודיות, תוצאה של המאפיינים, המיקום והשפע של היסודות המרכיבים אותם. ניתן לצמצם תרכובת כימית למינימום מולקולות שלה, אבל אם אלו "נשברו", לא תהיה יותר תרכובת ויהיו לנו רק אטומים, כלומר החתיכות המינימליות שמרכיבות אותה.
- אטומים. חלקיקים מינימליים, בלתי מורגשים, ניחנים ב מִשׁקָל, נפח, יציבות ו מטען חשמליהם הלבנים שבעזרתן עושים חומר. יש מספר סופי של אטומים, כל סוג מתאים ליסוד כימי שנחשב ב- טבלה מחזורית של יסודות.
- חלקיקים תת - אטומיים. חלקיקים המרכיבים את האטומים ונותנים להם את תכונותיהם. ידועים שלושה סוגים: אלקטרונים (טעון שלילי), נויטרונים (ללא עומס) ו פרוטונים (טעון במטען חיובי). הראשונים מקיפים את גרעין האטום כמו ענן, ואילו השניים האחרונים מרכיבים את הגרעין עצמו, והם בתורם מורכבים מתת-חלקיקים קטנים עוד יותר וחולפים, הנקראים קווארקים.
כימיה ופיזיקה
כימיה ופיזיקה הן דיסציפלינות אחיות, אבל הן חושבות על זה מְצִיאוּת מנקודות מבט שונות. כימיה היא מדע החומר, התגובות וההרכבים שלהן. במקום זאת, פיזיקה היא מדע הכוחות השולטים בעולם האמיתי ושקובעים במידה רבה את מַצָב (לא ההרכב) של החומר.
ניתן להבין את ההבדל הזה של נקודות מבט אם נחשוב על מצבי החומר: ה מים הוא מורכב משני יסודות כימיים המרכיבים את המולקולות שלו: מימן וחמצן (H2O). זה יישאר כך כשהמים נכנסים מצב נוזלי, כאשר קפוא ל מצב מוצק וכשזה מסתכם ב קִיטוֹר.
בכל אחד ממצביו הפיזיים, לחומר יש רמות אנרגיה פנימיות שונות מאוד כתוצאה מרטט של חלקיקיו במצבים שונים. יש שינוי פיזי, אבל לא א שינוי כימימאז, כמו בדוגמה של מים, קרח וקיטור עדיין יש את אותם יסודות כימיים.
במקום זאת, על ידי קידום תגובה כימית של מים עם א מַתֶכֶת מושג תַחמוֹצֶתבמילים אחרות, ההרכב הכימי של שני החומרים משתנה ומתקבל חדש (תחמוצת מתכת), מבלי שהמים יפסיקו להיות נוזלים והברזל מפסיק להיות מוצק, כלומר מבלי לשנות את המצב הפיזי של החומר.