Alosztálya | Fizikai tudományok ( in ) |
---|---|
Gyakorolta | Vegyész |
Mezők |
Szerves kémia fizikai kémia szervetlen kémia digitális kémia elméleti kémia biokémia analitikai kémia élelmiszer- kémia környezeti kémia |
Tárgyak |
Kémiai vegyület vegyi anyagok csoportjának ( d ) kémiai elem kémiai anyag |
Történelem | A kémia története |
A kémia egy természettudomány, amely tanulmányozza az anyagot és annak átalakulásait , különösen:
A méret a kémiai entitások változik az egyszerű atomok vagy nanométer molekulák molekuláris szerkezetek több tízezer atomok makromolekulák , DNS vagy fehérje az élő ( infra ) mikrometrikus számít , legfeljebb néha makroszkopikus méretei kristályok. . A szabad elektront is beleértve (amely a gyökös reakciókban vesz részt ), a fő alkalmazási területek méretei általában a femtométer ( 10-15 m ) és a mikrométer ( 10-6 m ) között vannak.
A világ molekuláris skálán történő vizsgálata paradox módon szinguláris törvényeknek van alávetve, amint azt a legújabb nanotechnológiai fejlemények bizonyítják , lehetővé teszi számunkra, hogy jobban megértsük makroszkopikus világunk részleteit. A kémia "központi tudománynak" nevezett, mivel szoros kapcsolata van a biológiával és a fizikával . És nyilvánvalóan kapcsolatai vannak az alkalmazások különböző területeivel, mint például az orvostudomány , a gyógyszertár , a számítástechnika és az anyagtudomány , nem felejtve el az alkalmazott területeket , mint például a folyamatmérnöki tevékenységet és az összes formulázási tevékenységet.
A fizika és különösen annak műszerezése 1950 után hegemonikussá vált a természettudomány területén. A fizika fejlődése mindenekelőtt részben megalapozta a fizikai és a szervetlen kémiát . A szerves kémia a biokémia révén megosztotta az értékelő kutatási biológiát. De a kémia ennek ellenére megőrzi a természettudományok alapvető és legitim helyét: új termékekhez , új vegyületekhez vezet, egyszerű vagy összetett molekulaszerkezeteket fedez fel vagy talál fel, amelyek rendkívüli módon előnyösek a társadalom számára: fizikai vagy biológiai kutatások. Végül nem szabad lebecsülni azt a koherens örökséget, miszerint a kémikusok a marginalista védők atomstruktúráit a XX . Század elején a fizikusoknak tervezték a forradalom szereplői számára, nem szabad lebecsülni.
Három etimológiát gyakran idéznek, de ezek a hipotézisek összekapcsolhatók:
Megjegyzések
A por formájú szárított anyagok felhasználásának vagy válogatásának, előkészítésének, tisztításának és átalakításának művészete, akár a sivatagból, akár a száraz völgyekből származnak , tudományos kodifikációkat eredményezett. Kezdetben elsősorban ásványi anyag. De a sivatag mulandó növényeit és évelő fáit, valamint a kenőcsökhöz szükséges nyúlós vagy folyékony kivonataikat nagyon gyorsan asszimilálták hozzájuk, felismerve a föld és a sziklák hatását .
A vízi körforgás és az üledéktranszport ismerete , a fémek és a földek fokozatos elsajátítása mellett az ókori egyiptomiak sok mindent tudnak. Közülük, gipsz , üveg , hamuzsír , lakkok , papír ( papirusz keményített keményítővel), füstölő , széles ásványi színek vagy pigmentek , gyógyszerkészítmények és kozmetikumok , stb A kémia még a kenőolajok, a pihentető vagy gyógyító víz- vagy iszapfürdőnél is inkább szent tudásként jelenik meg, amely lehetővé teszi a túlélést. Például a balzsamozás kifinomult művészetével vagy a legszerényebbek testének száraz helyre helyezésével.
A művészet a föld Egyiptom tanították megőrzése egységes koncepció. A templomok és a vallási közigazgatások megőrizték és néha befagyasztották a legjobb tudást. A szuverén politikai hatalom az árvizek fizikai mérésére, felmérésére és hidraulikus magasságára , esetleg a szuszpenziós iszap sűrűségére támaszkodott , hogy meghatározza az adót és az anyagokat, amelyek lehetővé teszik a hadseregek mozgását vagy mobilitását. A vitalizmus vagy az agrár kultuszok és az állatok, a kémia alkalmazott területei megmaradtak a templomokban, mint az Amon , a télikert nitrogén műtrágyái és az ősi ammónia kémia.
A muszlim tudósok azt feltételezték, hogy az összes fém ugyanazon fajból származik. Hittek a transzmutáció lehetőségében, és ebben a perspektívában hiába keresték az "al-iksir" megszerzését, amely meghosszabbítja az életet.
„ Ugyanakkor gyakorlati szempontoktól vezérelve szisztematikus kísérleteket folytattak laboratóriumuk testeivel. A konkrét tömegeket feltüntető táblázatok megmérésével megkülönböztethetik őket, összefoglaló elemzésekkel felismerhetik őket, sőt néha szintézissel is fel tudják állítani őket. [...] Színezékeket találtak szövetek, mozaikok és festmények színezéséhez, olyan tökéletesek, hogy megtartották évezredes frissességüket. " „ Az arabok megismertették a világot a parfümök használatával, megtanulva, hogyan kell kivonni a parfümöket a virágokból. Chapur-ban az összes esszenciát zoroasztriai technikákkal desztillálták: nárcisz, orgona, ibolya, jázmin ... A Gur illatos vizéről híres volt, és az isfaháni rózsából narancsvirágot és rózsavizet készített. Szamarkand bazsalikomillatáról, Sikr borostyánjáról volt híres. A tibeti pézsma, az albán tavirózsa és a perzsa rózsa ugyanolyan rangos parfümök maradnak, mint legendásak. " „ A szóda (Al-qali) faggyúval vagy olajjal való keverésével az arabok elkészítették az első szappanokat, és létrehozták Bagdad egyik legpompásabb iparágát, amelynek gyorsan el kellett terjednie Egyiptomban, Szíriában, Tunéziában és Spanyolország muzulmánjában. Az iszlám olyan jól teljesített, hogy a jólét iránti ízlés elnyerte a társadalom minden osztályát, és a termelés már nem volt elegendő a fogyasztáshoz. Akkoriban szükség volt a helyettesítők vagy az ersatzipar feltalálására. "A taxonómiai gondolkodás referenciapontjainkat mélyen befolyásolják a görög , majd a hellén civilizációk , akik lelkesen foglalkoznak az elméletekkel, amelyek lassan összefoglalóan felvázolják, mi keresi a kémia, a fizika és a biológia a profán szemében. Vulgáris technikákat hagytak a munka és a rabszolgaság világára . A népszerű spirituálék megjelenése, a hasznos hermetikus kultuszokhoz csatolva, elősegítette és összekeverte szétszórt tudásmaradványait. Kétségtelen, hogy az első szövegek kelt késő I st században II th század után Jézus Krisztus van példa alkímia legnagyobb középkori ezoterikus , misztikus résszel és rendelkező részét. A hellenisztikus vallásosság tehát mind zsidó Mária bain-marie-t , mind Hermes Trismegistus elvont pártfogását, egy istenséget védte, aki azt állította, hogy megmagyarázza mind földi, mind égi emberi dolgok mozgását és stabilitását.
Az évszázadok során ez az empirikus tudás leng a szent művészet és a világi gyakorlat között. Megmaradt, amint azt a skolasztika kemia kifejezése 1356-ban tanúsítja , de a tudás és a know-how gyakran a végletekig tagolódik. Néha fejlesztik a világ paraszti, kézműves és bányászati tevékenységében, mielőtt a XVII . Század harmadik és negyedik évtizedében kísérleti tudománygá, kémiává válna . A fizikához hasonlóan a mechanisztikus gondolkodás és a modellezés óriási növekedése a kémia kísérleti és leíró tudomány formájában született meg. Az ígéretekben gazdag kémia lényegében továbbra is kvalitatív marad, és szemben áll az elutasított hiedelmek szüntelen visszatérésével.
Az alkimisták 1850-ig éltek. Közönséges hiedelmek elfogadták őket, folytatva a bölcsek köve iránti törekvést és folytatva az alkímia ezoterikus formáját . A kémia és az alkímia közötti szakadás ennek ellenére egyértelműen megjelenik 1722-ben , amikor Étienne Geoffroy l'Aîné francia orvos és természettudós megerősítette a transzmutáció lehetetlenségét. A kísérleti kémia és az alkímia már radikálisan eltér egymástól; ezért szükségessé válik megkülönböztetni ezt a két, a nyelvben megmaradt kifejezést.
A kémia hatalmas előrelépést tett Antoine Lavoisierrel, aki az egzakt tudomány rangjára emelte . Lavoisier továbbra is a történelemben marad, aki felfedezte az oxigén általi égést ( 1775 ). Thomas Samuel Kuhn filozófus számára ez egy jelentős tudományos forradalom , amely a modern kémia szülte.
Életrajzát francia és külföldi tudósok megtalálható felsorolt cikkek Kategória: Drogéria , vagy a lista a vegyészek .
Az anyag vizsgálata természetesen arra késztette az 1620-1650-es évek első kémikusait, hogy modellezzék összetételét, szabadon, de nem gyanakvás nélkül, bőséges ősi hagyományból merítve. Van Helmont nyomán ezek az esetleges mechanikus adeptusok már elsajátították a gáz fogalmát, figyelembe veszik a hőmérsékleti tényezőt, és sikerül röviden elmagyarázni egy test gőznyomását és a keverhető folyadékkeverékeket. John Dalton , egy kitartó kísérletező, az első részben elhagyott mechanikus vonal folytatója volt az első, aki megkísérelte az atom fogalmának modern meghatározását . Az atom alapvető részecske, vagy ezek kombinációja. A 1811 , Amedeo Avogadro megerősíti, hogy a térfogata bármilyen gáz állandó nyomáson és hőmérsékleten tartalmazza ugyanazt a részecskék száma, amelyek azt kéri szerves vagy összetevőjeként molekulák.
Sok gyakran félreértett kémikus makacssága, például Berzelius , az elektrovalencia úttörője 1812-ben, megerősítette a mechanikai és a geometriai modellezés lehetőségét az atomépítészeten keresztül. Auguste Laurent , aki szerves molekulák homológ sorozatára javasolja ugyanazt az atomokból álló csontvázat, a laboratóriumi mesterek kegyetlenül becsmérelték. De az egyenértékűek fölénye és politikai befolyása ellenére zajlik a fordulat. Az utóbbi hajtja a felismerés a régi sikerek preparatív elektrokémia óta Humphry Davy és Michael Faraday , és a vágy, hogy mennyiségileg korrelációba számú kémiai anyagok , és a tömege egy tiszta anyag .
Az 1860-ban Friedrich August Kékulé von Stradonitz és Charles Adolphe Wurtz barátai által szervezett karlsruhei kongresszus utat nyitott az atomi egyezmények előtt. Hatása felemeli az elemek osztályozásának intenzív keresését, ami különösen Mendelejev és Meyer periodikus osztályozásához vezet . Megújult érdeklődéshez vezet a molekulák iránt. Kékulé és Kolbe a szerves kémiában, Le Bel és van 't Hoff az általános kémiában, majd Alfred Werner az ásványi kémiában megalapozta a reprezentáció alapját a molekuláris szerkezetekben.
Joseph John Thomson , az elektron felfedezőjének 1897-ben végzett munkája bizonyítja, hogy az atom elektromosan töltött részecskékből áll. Ernest Rutherford 1909-ben végzett híres kísérletével bizonyítja, hogy az atom főleg vákuumból áll, magja hatalmas, nagyon kicsi és pozitív, amelyet elektronikus felhő vesz körül . Niels Bohr , az atommodellezés előfutára 1913-ban megerősíti, hogy az elektronok "pályákon" keringenek . Amikor James Chadwick neutronokat fedezett fel , a két világháború elején megalapozott kvantumelmélet Erwin Schrödinger rivális modelljén, amelyet Werner Heisenberg mátrix-kiegészítései erősítettek meg , Wolfgang Pauli elméleti finomítása már elindult. Ez pedig Albert Einstein alkalmazott és szisztematikus kihívásai ellenére . Től 1930 mi XXI th században, kvantummechanika magyarázza a viselkedését az atomok és molekulák.
A XX . Században a fizikai mérések fejlesztése megkönnyítette a vegyészek számára a vegyületek jellemzését, amelyekkel dolgoznak. Korábban a kémiai reakcióra és korlátozott számú fizikai-kémiai technikára volt szükség utolsó lehetőségként egy molekula kimutatására vagy jellemzésére. Most különféle mérési módszerek léteznek. Közülük kromatográfia , elektromágneses spektrometria (infravörös, látható fény vagy UV), tömeg , magmágneses rezonancia . Nem mellőzve az elektronmikroszkópos és egyéb elemzéseket röntgendiffrakcióval vagy részecskeszórással, és sík felületen végzett ellenőrzött megfigyelés esetén erőtér-mikroszkóppal . Mindezek a lehetőségek megkönnyítették az azonosítást. Gyakran lehetőséget kínálnak a molekulák és összetételeik geometriai felépítéséhez való visszatérésre, valamint izotópos összetételük megismerésére . Néha még azt is, hogy a molekulát az instrumentális szorzón keresztül „lássuk”, (ne) elhelyezzük, vagy egyre rövidebb (foto) kémiai reakciókat kövessünk valós időben. Ezek a fizikai-kémiai fejlődés nagy előrelépéseket tett lehetővé, különösen a biokémia területén, ahol a vizsgált épületek összetettek maradnak, és a reakciók változatosak.
A kémia számos kísérleti és elméleti különlegességre oszlik, mint például a fizika és a biológia , amelyekkel olykor közös vagy hasonló vizsgálati területek vannak. A kémia területén végzett kutatás és oktatás olyan tudományterületekre szerveződik, amelyek közös területeken osztozhatnak:
Egyéb speciális vagy interfész területek felsorolása:
Ezek a mozgó interfészek nem segítik elő a kémia lehatárolását.
A kémia fejlődését, mind tanításában, mind pedig a kutatás területén végső soron a hatalmas amerikai kutatási irányok befolyásolják. Különösen a közelmúltban, főként az emberi és állati egészség és gondozás területére összpontosítva .
A kémia kutatásának nyelve túlnyomórészt angol . Tól az 1880-as , a Nagy Háború, német , angol és francia nyelven mégis minősül közvetítő nyelvek szükséges tudósok. De a francia fogyatkozás a háborúk közötti időszakban következik be. Aztán a német, akinek sikerült megőriznie néhány utolsó fontos folyóiratot vagy tudományos referenciát, a kilencvenes években átadta helyét az angol nyelvnek.
Az elem egy fizikai vagy kémiai tulajdonságokkal nem rendelkező immateriális entitás. Ez egy szimbólumból és egy atomszámból álló pár (sorozatszám az elemek periódusos rendszerében), amely egy adott vegyi anyag atomjait, molekuláit, ionjait, izotóp nuklidjait jellemzi. 92 természetes elem és 17 mesterségesen létrehozott elem szerepel. Egy kémiai elem absztrakt módon kijelöli az atomok halmazát, amelyeknek a magjában adott számú proton van. Ezt a számot atomszámnak nevezzük . Például az összes atom, amelynek magjában hat proton van, a C szénatom atomjait alkotja. Ezeket az elemeket az elemek periódusos rendszerében gyűjtik össze és rendezik .
AtomEgy vegyi faj atomja ( ógörög ἄτομος [atomos], „oszthatatlan”) anyagi entitást képvisel. Az atom nukleonokat tartalmazó atommagból képződik , különös tekintettel a mag pozitív Z elemi elektromos töltésére, amely körül számos elektront tart fenn, negatív töltés egyensúlyozva a mag pozitív töltését. Sugara, geometriai felépítése, valamint ezen elektronikus menethez kapcsolódó specifikus kémiai és fizikai-kémiai tulajdonságok vannak.
Az atom az egyszerű test legkisebb része, amely kémiailag kombinálható egy másikkal. Általában alkotja a mag alkotja protonok és a neutronok, amely körül elektronok pályája, jellegzetes mérete mérjük tized nanométer (nm), vagy a 10 -10 m.
Az atomista elmélet, amely egy oszthatatlan "szemekből" álló anyag gondolatát támogatja (a végtelenül osztható anyag eszméjével szemben), az ókor óta ismert, és különösen Demokritosz, az ókori filozófus védte. Görögország. A XIX . Század végéig vitatott volt ; ma ez nem vita tárgya. A modern anyagtudományok különösen ezen az atomképen alapulnak. Az atom azonban már nem tekinthető az anyag törhetetlen szemcséjének, a XX . Század elején korszerűsített szerkezetű atomfizikai kísérletekből .
A kémia területén az atomok jelentik az építőelemeket. Anyagot alkotnak és molekulákat alkotnak az elektronok megosztásával. Az atomok nagyjából oszthatatlanok maradnak egy kémiai reakció során (elfogadva a perifériás elektroncsere enyhe kivételeit).
A XX . Század eleje óta azonban a magfizikai kísérletek rávilágítottak az atommag összetett szerkezetének létezésére. Az atom alkotóelemei elemi részecskéket alkotnak.
Nagyobb atomok láthatók transzmissziós elektronmikroszkóp alatt
Az atom története
Az atom fogalmát a lakosság különösen jól elfogadja, paradox módon azonban az atomok nem figyelhetők meg optikai eszközökkel, és csak néhány ritka fizikus manipulálja az izolált atomokat. Az atom tehát lényegében elméleti modellt képvisel. Bár ezt a modellt ma már nem kérdőjelezik meg, az idő múlásával sokat fejlődött, hogy megfeleljen az új fizikai elméletek követelményeinek és megfeleljen a különböző elvégzett kísérleteknek.
Egy atomi izotóp olyan anyagi entitást jelent, amelyet a következők jellemeznek:
Az izotóp specifikus nukleáris tulajdonságokkal rendelkezik. A különféle izotópok kémiai tulajdonságai nem különböznek egymástól a kellően nehéz atomok esetében.
MolekulaA molekula az atomok pontos összeállítását jelenti, egy olyan tartományt, amelyet térben és időben erős kémiai kötések határoznak meg és strukturálnak. A többatomos molekula lényegében úgy viselkedik, mint a saját tulajdonságokkal rendelkező entitás, a kémiai egyéniség gyökeresen eltér az architektúráját alkotó atomoktól. Míg a monoatomos molekulák vagy a kis poliatomi molekulák elektromosan semlegesek, a nagyobb vagy összetett molekulák nem felelnek meg szisztematikusan ennek a kritériumnak.
Kémiai kötésAz egy vagy több maghoz kötött elektronok jelenlétét magában foglaló kémiai kötés megmagyarázza a molekuláris valóságot. Pontosabban: biztosítja a molekulák stabilitását, és komplex összeállítás esetén az egyes atomok közötti kötési kohéziót, amely egy vagy több elektron cseréjével vagy megosztásával játszik szerepet a kovalens kötésekben . Ezt úgy érik el, hogy a kollektív elektronokat egyesítik a fémkötésben lévő hatalmas atomhálózatban, vagy a töltések erős lokális diszimmetriáival elindítják az elektrosztatikus erőket.
Tiszta testA tiszta test egy makroszkopikus testet testesít meg, amely egyetlen vegyi anyag molekuláris szintjén áll össze . A kémiai összetétel , a szervezet a gáz formájában, a folyékony, amorf, szilárd vagy kristályos rácsok, stb és annak fizikai tulajdonságai, például az első rendű átmeneteknek megfelelő fizikai állandók, például az olvadáspont és a forráspont meghatározhatók. Különösen a kémiai elemzés különbözteti meg azokat az egyszerű testeket, amelyek kémiai fajtái ugyanazon elemek atomjaiból állnak, az összetett testektől, amelyek kémiai fajai különböző elemek atomjaiból állnak.
Kémiai vegyületA kémiai vegyület egy összetett test kémiai fajaira utal. A tiszta testre jellemző a kémiai képlete , kémiai összetételének többé-kevésbé összetett és részletes szimbolikus megírása. A tiszta anyag moláris tömege megegyezik a nyers képletének megfelelő Avogadro-szám (6,022 × 10 23 ) tömegének . Ez vonatkozik a molekuláris vegyületek molekulájára, az ionos szilárd anyagokat alkotó ionokra , a ritka gázok esetében az atomra , valamint a fémek és a kovalens szilárd anyagok molekulájára .
IonAz ion egy atomot jelent, amely elvesztett vagy megszerzett egy vagy több elektront. Ez egy egyszerű kation , amikor az elektronikus menet van fosztva egy vagy több elektron, akkor pozitív töltésű. Egyszerű anionnak minősül, ha az elektronikus menetfelesleget meghaladja, majd negatívan töltődik fel. A többatomos molekulákból képződött anionokat vagy kationokat komplex ionoknak nevezzük.
ÖsszetettA komplexek olyan építmények, amelyeket egy központi elem és ligandumok alkotnak . A központi elem, gyakran egy tölthető komplexű fémion. A fémkomplexumok vizsgálata fémorganikus kémia vagy koordinációs kémia alá tartozik , a fémhez kötött atom (illetve egy szénatom vagy más atom) jellegétől függően . Komplexek nagy jelentősége van a megoldás a kémia , katalízis és bioszervetlen kémia .
A szokásos laboratóriumi körülmények között a reakcióban részt vevő vegyi anyagok száma nagyon magas: tíz gramm nagyságrendű anyag tömegéhez megközelíti a 10 23 értéket .
A kémikusok általában egy digitális egységet, a vakondot használják, amelyet kis " n " betű képvisel . A vakondhoz tartozó mennyiség az anyag mennyiségét alkotja . Egy adott kémiai entitás egy molja azt jelenti, hogy részecskéinek száma megegyezik az Avogadro 6,02 × 10 23 számával . Ez utóbbi szám által meghatározott konvenció szerint a szénatomok száma közölt a 12 g a 12 C, azaz egy olyan szénatomhoz, amely hat a neutronok és a hat proton .
A tiszta molekulatest M moláris tömege megegyezik annak egy mol molekulájának tömegével és grammban kifejezve mol / g (g • mol -1 ). A kémiai képlet és az atomi moláris tömeg ismerete lehetővé teszi a molekuláris moláris tömeg kiszámítását.
Az ideális gáz egy mólja 22,4 L- t foglal el a hőmérséklet és a nyomás szokásos körülményei között ( 0 ° C vagy 273 K , 101,3 kPa ).
A kísérleti szempont továbbra is központi helyet foglal el a kémia területén, mind történelmi szempontból, mind e tudomány jelenlegi gyakorlata, mind tanítása szempontjából. A kísérleti kémia tevékenységei lényegében négy funkcióban foglalhatók össze, amelyek pontos kontúrjai attól a kontextustól függenek, amelyben végzik őket (oktatás, kutatás, ipar a kémia egy meghatározott területén):
A kémiai reakció egy vagy több kémiai faj átalakulása más kémiai fajokká. Ez magában foglalja legalább egy kémiai kötés vagy elektroncsere megjelenését vagy eltűnését. A hőjellemzőkkel bíró reakcióhoz a kémiai kötés energiájához kapcsolódó különböző energiaformákra van szükség, vagy azok keletkeznek .
Oldat és emulzióAz oldatot homogén keverék formájában állítjuk elő, amelyet oldószer képez többségben, és egy vagy több oldott anyagot homogén fázisban. A kémiai reakciók gyakran oldatban mennek végbe. Az oldhatóság a test azon képessége, hogy adott környezetben oldatba megy. Például, egy kristályos só, például nátrium-klorid nátrium-klorid, vagy asztali só van egy határ a vízben való oldhatósága: 357 g · kg -1 vizet át 0 ° C-on és 391 g · kg -1 át 100 ° C-on . Ez azt jelenti, hogy ettől a határértéktől a só kicsapódik, vagy szilárd formában rakódik le. Ezután fáziselválasztás történik.
A keverhetőség a test azon képessége, hogy egymással keveredjen, egyetlen fázist alkotva. Ammónia gáz NH 3szobahőmérsékleten könnyen keveredik folyékony vízzel, ammóniát képezve , 1 kg ammóniával telített hideg víz tartalmazhat 899 g NH 3-at. A fő gázok a levegő , az oxigén és a nitrogén , szintén oldódik bizonyos arányban folyékony víz. 100 g folyékony víz 0 ° C-on tartalmazhat maximum 4,89 cm- 3 az első oldat és 2,3 cm 3 , a második.
Az emulziót folyadékfázis diszperziójának nevezik mikroszkópos vagy szubmikroszkópos cseppek formájában, egy másik, nem elegyedő folyadékfázisban. A szuszpenzió egy finom eloszlású szilárd fázis diszperzióját képezi egy másik átfogó folyadékfázisban. A szuszpenzió vagy az emulzió stabilitása megköveteli, hogy a szuszpenzióban lévő finom cseppeket vagy szemcséket amfifil molekulák stabilizálják, amelyek az interfázisba kerülnek. Így a szilárd részecskék cseppecskéinek vagy agglomerációinak koaleszcenciája nem tart fenn. Mint Hervé This vegyész és molekuláris gasztronómia rámutat , a kulináris rendszerek túlnyomó többsége nem emulziót, hanem többé-kevésbé összetett kolloid diszperziót jelent .
A kolloid diszperziók gyártásának gyakran empirikus eredete a gyógyszeriparban alkalmazható, például a főzés során, például csokoládék és fagylaltok, szószok vagy majonéz előállítására.
Oxidáció-redukció és elektrokémiaEgy oxidációs-redukciós reakció egy cseréjét elektronok közötti különböző kémiai faj. Az elektronokat felvevő fajt "oxidálónak" nevezik; hogy mi eredményezi őket, "reduktor".
Sav és bázisSav - bázis reakciók oldatban is alapul pár kémiai faj. A savasság és a lúgosság kiszámolható vagy mérhető az oldatban lévő kémiai anyagok koncentrációjával , amely savas vagy lúgos formában van. Svante Arrhenius vizes oldatokban demonstrálta a kémiai vegyületek közötti protoncserét , a hidroniumion- koncentrációt (H 3 O +vagy Hexp + (aq)) a közeg savasságát a hidroxidion (OH -) alaposság. A besorolási módszer kiterjesztését más oldószeres közegekre Gilbert Newton Lewis amerikai vegyész végezte .
Kémiai szintézisA kémiai szintézist kémiai reakciók sorozataként írják le, amelyeket egy kémikus önkéntes alapon hajt végre egy vagy több termék előállítására, néha köztes vegyületek izolálásával.
Egy kémiai vegyület szintetizálása lehetővé teszi, hogy ezt a vegyületet kémiai reakciók útján más kémiai vegyületekből nyerjük. A reakciók sorozatának megtervezését a szintézis hatékonyságának maximalizálása érdekében (a lépések száma, a hozam , a reakciók egyszerűsége, toxikológiai és környezeti szempontok) szintézis stratégiának nevezzük.
A szerves kémia elsősorban szintetikus kémia , szerves szintézisről beszélünk . Fontos szintetikus szempontok találhatók a szervetlen kémia és a polimer kémia területén is .
Polimer kémiaA polimerek nagy molekulák vagy makromolekulák , amelyek közül a legáltalánosabbak a kismolekulák, az úgynevezett monomerek láncreakciója révén jönnek létre . A polimerek ezen ipari szintézise, amelynek szerkezete egy szerves, néha lineáris, elágazó vagy graft, vagy áthatoló hálózat mintázatának ismétlésén alapul . Ami a szerves monomerek poliaddíciójával képződött polimereket illeti, amelyek reakcióképes helye pontosan a szén-szén kettős kötést képezi, a szénatomokból kialakított nagy többé-kevésbé rugalmas csontváz, amelyet konfigurációi és átlagos lánc (ok) hossza (i) jellemeznek a megfigyelt tulajdonságok. Ezek a szerves polimerek közé tartoznak a polietilének , a polipropilének , a polisztirolok , a poliizoprének , a polibutadiének , a PVC-k és a poliakrilok . Más típusú polimerizációs reakciók léteznek, például polikondenzációk a poliészterek eredeténél , poliamidok , polikarbonátok , poliuretánok . Nem is említve az ásványi motívumokkal rendelkező polimereket, például a szilikonokat vagy a poliszulfidokat .
A makromolekulák vagy természetes polimerek létezését Hermann Staudinger úttörő látta el 1910-ben. Ezek glükózon vagy kémiai cukoron, például cellulózon vagy keményítőn alapulhatnak , aminosavak , például fehérjék és DNS alapján . Az 1930-as években született makromolekuláris kémia az utóbbi évtizedekben is folyamatosan innovatív terület volt.
A kémia, egy kísérleti és leíró tudomány, amely figyelemre méltó emelkedést mutat az ipari korszakban, miközben elfogadja a fizikai modellezést és a matematikai nyelvet, ahol relevánsnak tűnnek, felfedezte vagy utat nyitott számos fizikai-kémiai törvény előtt.
A laboratórium, amely gyakran a kísérleti tudomány legjobb képzési helye, költséges eszközöket, szigorú felügyeletet és gyakran aránytalan szervezést igényel, gyakran triviális felhasználás céljából.
A kémia az elsődleges ciklusból (CE2, CM1, CM2) kerül bevezetésre a kísérleti tudományok és technológiák tanításának részeként (BO 2011). Ezeket az első fogalmakat (például a mértékegységeket, keverékeket, megoldásokat, a különböző anyagállapotokat és az állapotváltozásokat ...) alapvetően kísérleti tevékenységek és konkrét problémák megoldása keretében vezetik be, amelyek a napi életet, a képzés többi tárgyával (Élettudomány és Földtudományok, Fizika, Technológia, Számítástechnika ...) kapcsolatban. Itt a cél nem feltétlenül az ismeretek felhalmozása, sokkal inkább a problémamegoldás kezdeményezése és a tanuló kíváncsiságának felébresztése, ez általában konkrét helyzetben, autonómiában áll szembe, különféle médiumokból (kézikönyvek, osztályban vagy otthon végzett kísérletek, audio-video dokumentumok, szoftverek, interaktív animációk stb.). Az elvégzett kísérletek megválasztása a tanár döntése, valamint a szekvenciák pontos tartalma alapján marad.
Kémia, majd tanított egyetemen ugyanabban az időben, mint a fizika a hatodik évtől ütemben egy óra és fél átlagosan hetente, és függetlenül az egyéb tudományos és műszaki tárgyakat (Élet és Földtudományi Technology).
Ezután a középiskolában a diákok heti három és fél órás fizikával és kémia órával kezdenek, másodsorban másfél óra gyakorlati munkával. A fizika-kémia oktatásának folytatása a tanulók tájékozódásának megválasztásától függ: az általános áramlat esetében : a fizika-kémia különlegességének megválasztása lehetővé teszi a heti 4 órás tanfolyamot, amely 2 óra gyakorlati munkát is magában foglal, , ha a hallgató folytatja a szakterületet, hetente 6 órát tölt el fizika-kémia, beleértve 2 óra gyakorlati munkát. Ezen túlmenően az első és a második hallgató heti 2 órás tudományos oktatást folytat, beleértve 1 óra gyakorlati munkát, amelyet ketté osztanak az egyik oldalon a fizika-kémia, a másikon pedig az SVT-vel (ezért 1 óra a fizika fizikai oktatása) kémia és heti 1 óra tudományos oktató SVT). A technológiai szektor számára a hallgatók kémiai oktatással rendelkeznek STI2D, STD2A, STL, ST2S és STAV
Végül a kémia az érettségi után tanulmányozható a tudományos CPGE- ben, különösen a PCSI-ben, majd folytatható a PC-ben, a kémia vagy a tudomány UFR-jében (egyetem), a kémia IUT-jában (egyetem) vagy a kémia iskolájában . Számos vegyészmérnöki iskola a Gay-Lussac szövetségbe tartozik .
2009-ben Quebecben a kémia és a fizika tanfolyamok közül választhatnak az ötödik középiskolai hallgatók. Ez még tovább viszi a "természettudomány és technológia" tanfolyamot, amelyet középiskolája utolsó éveiben köteles volt elvégezni. Normál esetben a középiskolai V kémia és fizika tanfolyamokra való felvételhez a tanulóknak sikeresen teljesíteniük kell a „Környezettudomány és technológia” tanfolyamot a IV. A kémia és a fizika lehetőségeit felvételi kritériumként használják számos CEGEP programban , mint például a tiszta és alkalmazott tudományok, a természettudományok és az egészségtudományok.
2009-ben Svájcban a gimnáziumban a kémia tanítását az iskola tizedik évétől kezdve végezték. A bázeli, a genfi, a berni, a fribourgi és a zürichi egyetem vegyészeket képez és a politechnikákat, mint például a lausanne-i szövetségi politechnikát , vegyészmérnököket és vegyészeket.
A vegyipar a felvilágosodás végén folyamatosan fejlődött . Noha a kohászatot nem felejtették el, a fejlődés mindenütt megfigyelhető. Az ón 1770 és 1780 között közös termék. 1780 után a fémek mellett évezredek gyártását keveri a legújabb újításokkal. Ezek a gyártók a savak és a "szóda" , az ammónia , a klór és a kloridok fehérítése, a foszfor és származékai , a szappanok és zsírsavak , a dihidrogén , az "éter" , az etilén , a boralkohol , az ecetsav . Mindehhez hozzáadódik mindenekelőtt számos só, valamint a hagyományos körülmények között előállított vagy összegyűjtött szerves és ásványi származékok sokasága .
Óriási fellendülés szükséges a XIX . Században, és teljes mértékben részt vesz a legerősebb mutációkban az ipari forradalomban . A szén-gáz előállított desztillációs a szén vagy a szén félkövér, elindítja a hatalmas boom szén kémia. A fémek, ezek előállítása a laboratóriumban, majd az ipari fázisban, mint például az alumínium , az alkáli- és az alkáliföldfémek , az iparban nagyon közel álló tudomány lendületéről tanúskodnak.
1981-ben a gyárak és laboratóriumok már több mint 100 000 vegyületet gyártottak világszerte, több száz tipikus kémiai reakciót hajtottak végre. A kutatók és a tanult intézmények leírják és referálják a folyamatokat, reakciókat és molekulákat. 2011-ben 103 000 különféle anyagot hoztak forgalomba az Európai Gazdasági Közösség szintjén , köztük 10 000-et 10 t / évnél nagyobb mennyiségben és 20 000- t 1 és 10 t / év közötti mennyiségben . Az ipari korszakban a vegyi anyagok globális termelése az 1930-as egymillió tonnáról 2009-re 400 millió tonnára nőtt.
A vegyipar a gazdasági tevékenység fontos része a XX . Század legnagyobb ipari országaiban . Az 1970-es években a világ ipari tőkéjének tág értelemben vett fele érdekelte. Az általa használt felszerelések és technológiák sokfélesége továbbra is hihetetlenül széles, ezt mutatja a kiállítók futótúrája a frankfurti Achema napjaiban .
A kémia alkalmazásai között szerepelnek a következő ágazatok:
Ez az iparág két fő típusra osztható:
A vegyi termelés nagysága automatizált folyamataival, valamint kezelt vagy kivont óriási tömegével jellemzi a „nehézkémiát” vagy az ömlesztett kémiát . A finom vegyi anyagok kis mennyiségű vegyületekre korlátozódnak, amelyek gyakran magas hozzáadott értéket képviselnek a gyógyszertár , az illatszerek és a kozmetikumok számára, valamint a csúcstechnológia és a nanoanyagok számos megcélzott területén .
A kémia lehetővé tette új anyagokhoz, fémekhez, műanyagokhoz vagy kerámiákhoz való hozzáférést, amelyek a mindennapi életünkben fontos alkalmazások. A kémiai fejlődés lehetővé tette bizonyos gyógyszerek közvetlen szintetizálását a növényekből történő kivonás helyett.
A kémia mindenütt működik a természetben, az élő testekben, a mindennapi dolgokban anélkül, hogy a figyelmes megfigyelő és erős érzékszervi szorzók képesek lennének helyesen elképzelni vagy modellezni. A vegyész kezdettől fogva az anyag és az energia egyensúlyának szakértőjét képviseli, és intuitív módon tudja, hogy figyelembe kell vennie az összes környezetet, valamint a mikrobiológiai, növényi, állati és emberi szereplőket. Megengedjük neki az eszközöket?
Idézzünk néhány alkalmazást. Először a mérést. Az oldószerben hígított, többé-kevésbé bonyolult oldható molekulákat tartalmazó oldatok pontos elemzése hosszú analitikai kiigazítások eredménye, amelyek ma már nagyon gyorsan elvégezhetők és mindennaposak, mint a vizes oldatok kémiájában. Gondoljunk az ivóvízként elismert csapvíz vagy a kereskedelmi ásványvíz trivializált elemzéseire . A víz (bio) vegyészek szerepet játszanak a természetes vizek és azok lehetséges tulajdonságainak vagy toxicitásának ellenőrzésében. A csapvíz fogyasztás előtti kémiai fertőtlenítése jelentős előrelépéssel mérsékelhető . Végén a használat, a kontroll a kémiai és biológiai folyamatok lehetővé teszi a kezelését szennyvíz a szennyvíztisztító telepeken.
Ezután használja. A legegyszerűbb kémia a só előállításával és felhasználásával kezdődhet, amely az élelmiszerekhez és a tőkéhez szükséges az élelmiszer-tartósítás régi folyamataihoz . Ma az élelmiszeripar termékei változatosabb tartósítószereket, tartósítószereket vagy tápanyagokat , élelmiszer-adalékanyagokat, például színezékeket , mesterséges aromákat és édesítőszereket használnak .
Az élelmiszer-csomagolástól a növények megőrzéséig az anyagok és élelmiszerek megalapozott ismerete segít elkerülni a pazarlást és a pazarlást, miközben megőrzi a jövőbeli élelmiszerek tulajdonságait és táplálkozási tulajdonságait. A felhasználástól függően egyes csomagolások biológiailag lebonthatók, és a felhasználás utáni szelektív válogatást alkalmazva kémiai újrafeldolgozási eljárások vagy végső égetés révén átalakulnak és átértékelődnek, ami lehetővé teszi, hogy ne pazarolják a bennük lévő energiát.
A mezőgazdaság technológiai átalakuláson ment keresztül, és nagymértékben függ a vegyi alapanyagoktól. Természetesen a vegyi műtrágyák nagyarányú használata , a rovarirtók és rovarölők ésszerűtlen használata egyre érzékenyebb vagy törékenyebb monokultúrákban katasztrofális, hosszú távú zsákutcát jelenthet a talaj számára. A föld ökológiája, az állatok és az ott élő, illetve ott élő emberek egészsége, valamint az ökológiai gazdálkodás hívei azonnal postulálják. Ha az ember kap egy kést, finoman felszeletelhet egy sonkát, hogy megossza azt barátaival, vagy akár vadul lemészárolja az ellenségnek vélt szomszédait. A vegyi technológiák használata elrejti a lehetséges előnyöket vagy szörnyű veszélyeket a felhasználástól vagy a célkitűzésektől függően. Menekül a vegyészek elől, mint az őszinte ember az utcán. Például egy szerves vegyész nonszensznek tartja benzin égését égésű motorban. Számára ez a választott anyag lehetővé teszi más kémiai molekulák előállítását különféle felhasználásokra, amelyeket aztán csak felhasználásuk végén lebonthatnak és elégethetnek. A vegyi anyagcsalád rövid időn belüli megtakarítása, néha kifinomult és tömeges felhasználással, egyértelmű nyereséget tesz lehetővé. Ily módon bőségesebb termés érhető el a szegény talajok dúsításával, valamint a káros rovarok, parazita gombák, gyomok és a hozzájuk kapcsolódó fauna megszüntetésével. De mi történik hosszú távon? Miután több madárfaj irtását okozza, a takarmányozásban részt vevő hymenopterák gyengülése, a környezeti károk általános tudatosítása elengedhetetlenné válik. Az agrokémiai vállalatok ezután új, hatékonyabb vagy célzottabb termékeket állítanak elő, amelyek jobban tiszteletben tartják a környezetet, vagy más, néha károsabb katasztrófákhoz vezethetnek, míg az azonnali profitért folytatott verseny minden riasztó információ kijátszását jelenti.
Kémia röviden ismerteti a kialakulását a fa és természetes textíliák, vagy lehetővé teszi, hogy a szintézis széles skálájának típusú anyag és anyagok . Köztük van a szintetikus szálak (például a nejlon , Lycra és PET rost készítésére fieece ), műanyag bútorok , stb
Az építés területén a kémia sokat fejlődött, hozzájárulva az anyagok, nagy teljesítményű szigetelők , festékek vagy lakkok , masztixok , karbantartási termékek és lakberendezések gyártásához is. Az első generációk termékei által okozott kellemetlenségeket nagyon lassan korrigálták, majd a következő generációk más hátrányokkal járnak.
Számos kémiai alkalmazás talált vagy jelenleg is talál jövedelmező piacokat és kereskedelmi felhasználásokat, miközben a felhasználásuk vagy visszaélésük káros hatásainak mélyreható és pontos ismerete hiányzik a felhasználók és a nyilvánosság számára egyaránt. A toxikológiai kémia rossz rokon. Míg a nagy petrolkémiai csoportok az 1970-es években azzal büszkélkedhettek, hogy ökológiai biztonságot nyújtottak, addig a 200 000 molekula, amelyet tevékenységük lehetővé tett, csak 1% -ban ismerik a toxikológusok. A hosszú ideig láthatóbb fejlődés felfordulást jelent, egyesek számára szégyentelen nyereséget, létfontosságú veszélyt jelent a kevésbé kiváltságosak számára. Hogyan próbálhatjuk meg azonban a veszély leküzdését és megfékezését anélkül, hogy bíznánk a különféle vegyészek kollegialitásában, amelyet szükség esetén matematikusok, fizikusok, biológusok stb. és a tudományos igazság etikájáról?
Azok a gyógyszerek felfedezése és szintézise, amelyek hozzájárulnak a várható élettartam növekedéséhez a fejlett országokban az ipari forradalom vége óta, szintén a vegyi technikák érdeme. De a lakosság tömeges orvosi kezelése redukálhatatlan szennyezési problémákhoz vezet , mivel a molekulák vagy azok összesített bomlástermékei a szennyvízben találhatók.
A " Környezet-egészségügy " területen a kémia problémákat okoz egyes szennyező anyagok számára , amelyek létrehozzák vagy elősegítik a környezetben való elterjedést , különösen a mérgező vagy ökotoxikus vegyi anyagok, amelyek CMR-je " rákkeltő, mutagén és reproduktív toxinok ". Bizonyos termékek, mint például a drogok , peszticidek , katalizátorok vagy ezek maradványai, amelyek elvesznek a környezetben vagy jelen vannak az élelmiszerekben , ekkor környezeti vagy egészségügyi problémákat okozhatnak , különösen az endokrin rendszert károsító szereknél .
A kémiai anyagok "a vádlottak első osztályában" megtestesítenék a spermiumok minőségének csökkenését (1950 óta 50% -kal csökkentek) és az endokrin rendellenességek révén a nemi szervekhez kapcsolódó betegségeket. 2008. november 25-én a francia kormány (az IReSP- n keresztül , az INSERM és 20 partner által létrehozott kutatási struktúra révén) és Afsset konferenciát szervezett a következő témában: "Kémiai környezet, szaporodás és gyermekfejlődés. A fő inkriminált anyagok a ftalátok és a biszfenol A , a műanyagok két adalékanyaga .
Nemzetközi szinten az ENSZ ( UNDP , FAO ) által kezelt rotterdami egyezményt 165 ország fogadta el 1998-ban, hogy jobban biztosítsa az emberek és a környezet egészségét a vegyi anyagok kereskedelme által okozott lehetséges károkkal szemben.
Számos törvény a vegyi anyagokra és azok maradványaira vonatkozik, amelyek országonként eltérőek. A kémiai kockázatra vonatkozó adatbázisok és útmutatók léteznek, ezért Franciaországban.
A vegyész gyakran az irodalom, a képregény és különösen a mozi karikatúrájaként jelenik meg. Ezek a kócos tudósok vagy vidám orvosok, ugyanakkor a zavaros biológusok, vegyészek és fizikusok a valódi világban süketnek vagy a laboratóriumon és a tanulmányon kívül elveszett lényeknek számítanak; hacsak nem megy vissza az időben, menjen egy másik világba vagy a Holdra, mint például Calculus professzor . Mindenekelőtt szakaszosan, néha meghatározó és néha zavaró cselekedetekkel avatkoznak be, mert ez irányítja a fikciót.
Egy tréfás regiszter, amely egyesíti a kémia és a szeretet egy klasszikus módon idézzük a film Orvos Jerry és Mister Szerelem és Jerry Lewis (1963) és Jean Lefebvre szerepét játssza Eugène Ballanchon a Le Fou du labo 4 által Jacques Besnard. (1967).
A vegyész irodalmi ábrázolása sok műben nagyban eltér a valóságtól. Máshonnan származó tudósnak számít, aki időn kívül él. A vegyész, majd bemutatja magát, mint egy félig varázsló , egy képet a korábbi alkimista , aki játszik a sötét erők, amelyek nem ő irányít, hogy versenyezni a természettel. A kémia gyakran társul az okkultumhoz, miközben elismert tudományt képvisel .
Ugyanakkor meg kell kivonni a táblázatban a periódusos rendszer a Primo Levi . Ez az olasz irodalmi munka a kémia témájában huszonegy fejezetből áll, amelyek külön-külön Mendelejev festményének egy elemét szemléltetik . Ezek a leíró részek, amelyeket a periódusos rendszer és a vegyész művészetének térbeli támogatásával terveztek, szükség esetén az író szakmai életéhez kapcsolódnak. Ezen kívül vegyész, festészeti szakember és egy torinói kis termelőegység laboratóriumának igazgatója, megfontoltan kiválasztott anekdoták vagy önéletrajzi találkozások vagy rövid kiegészítő történetek.
A kémia többé-kevésbé hihetően több televíziós sorozatban forgatókönyvként jelenik meg, hogy mérgező gázok , elemek vagy házi készítésű bombák előállításával vonzza a nehéz helyzet főszereplőjét . Ez a felhasználás improvizálható barkácsolásként, mint a MacGyver-ben, vagy előre megtervezhető egy szakértő vegyészben, mint a Breaking Bad-ben .
8 th ed. , Vegyészmérnöki sorozat , McGraw-Hill, 2007 ( ISBN 0-07-142294-3 )