Chémia - biológia

chémia ([çeˈmi:]; stredná a severná nemčina tiež [ʃeˈmi:]; južná nemčina: [keˈmi:]) je prírodná veda, ktorá sa zaoberá štruktúrou, vlastnosťami a transformáciou látok. Časti látky obsahujú buď atómy (napr. Kovy ako železo), molekuly (napr. Prchavé látky ako voda) alebo ióny (napr. Soli ako kuchynská soľ). Elektronové škrupiny obsiahnuté v atómoch, molekulách a iónoch, a najmä procesy v nich prebiehajúce počas chemických reakcií, majú veľký význam.

Ústrednými pojmami chémie sú chemické reakcie a chemické väzby. Chemické reakcie menia chemické väzby: môžu sa vytvárať a lámať. To mení pravdepodobnosť umiestnenia elektrónov v elektrónových obaloch látok zapojených do reakcie, a tým aj ich vlastnosti. Výroba látok s vlastnosťami požadovanými ľudstvom je dnes ústrednou témou chémie.

Chémia sa tradične delí na podoblasti. Najdôležitejšou z nich je organická chémia, ktorá študuje zlúčeniny obsahujúce uhlík, anorganická chémia, ktorá sa zaoberá prvkami periodickej tabuľky a ich zlúčenín, a fyzikálna chémia, ktorá sa zaoberá základnými javmi, na ktorých je chémia založená.

Chémia v súčasnej podobe ako exaktná veda sa postupne objavila v 17. a 18. storočí z aplikácie racionálneho uvažovania založeného na pozorovaní a experimentoch alchýmie. Medzi prvých veľkých chemikov patrili Robert Boyle, Humphry Davy, Jöns Jakob Berzelius, Joseph Louis Gay-Lussac, Joseph Louis Proust, Marie, Antoine Lavoisier a Justus von Liebig. Chémia, pre staroegyptských kemi „Čierna [zem] má svoje korene v Egypte. V tom čase sa vzdelaní ľudia zaoberali otázkou, prečo oblasti okolo riek využívané na pestovanie ornej pôdy umožňovali po povodni Nílu produkovať podstatne viac potravín ako pred povodňou. Skúmali teda čierne bahno uložené pri povodni.

Chemický priemysel je jedným z najdôležitejších priemyselných odvetví. Vyrába látky, ktorých vlastnosti požadujú moderní ľudia na výrobu predmetov každodennej potreby (napr. Základné chemikálie, plasty, farby), potravín (napr. Hnojív a pesticídov) alebo na zlepšenie zdravia (napr. Farmaceutík).

Pôvod slova

Označenie chémia pochádza z gréckeho χημεία chimeía Zlievareň „[Art of metal]“ v zmysle „transformácie“. Dnešný pravopis chémia bol pravdepodobne prvýkrát predstavený Johann Joachim Lange v rokoch 1750–1753 [1] a nahradil slovo, ktoré existovalo od 17. storočia na začiatku 19. storočia Chymy, pravdepodobne ide o zjednodušenie a opätovnú interpretáciu výrazu doloženého od 13. storočia alchýmia „Umenie výroby zlata“ bolo, ktoré samo o sebe má nejednoznačnú etymológiu (pre konotácie porovnajte etymológiu slova Alchýmia [2]: Slovo má pravdepodobne pôvod v arabčine al-kīmiyá, čo okrem iného môže znamenať „Kameň mudrcov“, možno zo starogréckeho χυμεία chymeía „Gießung“ alebo z koptského/staroegyptského jazyka kemi „Čierna [zem]“, porovnaj tiež Kemet).

Všeobecné

Chémia sa zaoberá vlastnosťami prvkov a zlúčenín, možnými transformáciami jednej látky na inú, predpovedá vlastnosti pre doteraz neznáme zlúčeniny, poskytuje metódy syntézy nových zlúčenín a metódy merania na dešifrovanie chemického zloženia neznámych vzoriek.

Aj keď sú všetky látky zložené z relatívne malého počtu „typov stavebných blokov“, konkrétne z približne 80 na 100 zo 118 známych prvkov, rôzne kombinácie a usporiadanie prvkov vedie k niekoľkým miliónom veľmi odlišných zlúčenín, ktoré majú zase tak odlišné formy látok ako voda, piesok, rastlina a vytvoriť zvieracie tkanivo alebo plasty (napr. PVC). Typ zloženia nakoniec určuje chemické a fyzikálne vlastnosti látok, a preto robí z chémie rozsiahlu vedu.

Pokrok v rôznych podoblastiach chémie je často nevyhnutným predpokladom nových poznatkov v iných disciplínach, najmä v oblasti biológie a medicíny, ale aj v oblasti fyziky a techniky. Okrem toho často umožňujú znížiť výrobné náklady mnohých priemyselných výrobkov. Napríklad vylepšené katalyzátory vedú k rýchlejším reakciám, a tým šetria čas a energiu v priemysle. Novoobjavené reakcie alebo látky môžu nahradiť staré, a preto sú zaujímavé aj pre vedu a priemysel.

Pre medicínu je chémia nevyhnutná pri hľadaní nových liekov a pri ich výrobe.
Inžinierske vedy často hľadajú materiály na mieru v závislosti od použitia (ľahké materiály pre výrobu lietadiel, odolné a odolné stavebné materiály, vysokočisté polovodiče ...). Ich syntéza je jednou z úloh chémie.
Napríklad vo fyzike sú na vykonávanie experimentov často potrebné veľmi čisté látky, ktorých výroba si vyžaduje špeciálne metódy syntézy.

Ekonomický význam chémie

Chemický priemysel - najmä v Nemecku - je veľmi dôležitým odvetvím hospodárstva: V Nemecku dosahuje obrat chemického priemyslu viac ako 100 miliárd eur, počet zamestnancov bol po zjednotení Nemecka viac ako 700 000 a teraz klesol pod 500 000. Na jednej strane vyrába základné chemikálie, ako je kyselina sírová alebo amoniak, často v množstvách miliónov ton ročne, ktoré potom používa napríklad na výrobu hnojív a plastov. Na druhej strane chemický priemysel vyrába mnoho zložitých látok, vrátane aktívnych farmaceutických zložiek (liečiv) a pesticídov (pesticídov), šitých na mieru pre špeciálne aplikácie. Bez priemyselne vyrábaných chemikálií nie je možná ani výroba počítačov, palív a mazív pre automobilový priemysel a mnohých ďalších technických výrobkov.

Chémia v každodennom živote

Chemické reakcie v každodennom živote prebiehajú napríklad pri varení, pečení alebo pečení a práve zložité premeny, ktoré tu prebiehajú, prispievajú k typickej príchuti jedla. Potraviny sa chemicky rozkladajú na svoje zložky počas procesov rozkladu tela a tiež sa premieňajú na energiu. Chemická reakcia, ktorú možno ľahko pozorovať, je spaľovanie.

Farbenie vlasov, spaľovacie motory, displeje mobilných telefónov, čistiace prostriedky, hnojivá, farmaceutiká a oveľa viac. m. sú ďalšie príklady aplikácií chémie v každodennom živote.

V každodennom živote sa termín „chémia“ často používa v obmedzenom zmysle ako skratka pre „výrobok chemického priemyslu“, napríklad Čistenie nasucho: Týmto sa čistia textílie pomocou (syntetických) rozpúšťadiel. Samotný proces čistenia zvyčajne spočíva v rozpustení kontaminácie (napríklad mastnej škvrny) v rozpúšťadle, a teda nejde o chemický proces (premena látky) v skutočnom zmysle, ale o fyzikálny proces (rozpustenie). Naproti tomu je rozpustenie škvŕn od vodného kameňa v octe alebo citrónovej šťave, niekedy označované ako „čistenie bez chemikálií“, chemickým procesom, pretože tuhý uhličitan vápenatý (vápno) sa kyselinami premieňa na rozpustné vápenaté soli a hydrogenuhličitan alebo oxid uhličitý.

školenia

Školské hodiny

→ Hlavný článok: Hodina chémie (k obsahu) a didaktika chémie (k konceptu)

Úlohou hodín chémie je poskytnúť prehľad o materiálovom zložení, skupinách látok a materiálových procesoch v prírode. Premeny látok v živej a neživej prírode sú tiež založené na chemických reakciách a ako také by sa mali uznávať. Rovnako šírenie vedeckých poznatkov by malo viesť k porozumeniu moderných technológií a k pozitívnemu prístupu k nim, pretože najmä chémia významne prispela k zlepšeniu životných podmienok ľudí zavedením nových výrobkov. V neposlednom rade hodiny chémie slúžia aj na vzdelávanie študentov, aby sa stali zodpovednými spotrebiteľmi. Z tohto dôvodu je koncipovaný podľa učebných plánov a pedagogických koncepcií (didaktika chémie).

zamestnanie

Je možné sa vyškoliť ako asistent chemického laboratória vo firme a na odbornej škole v takzvanom duálnom systéme. Ďalším učňom pre prácu v chemickom laboratóriu je chemicko-technický asistent (CTA). Chemický technológ (tiež chemický a farmaceutický technológ alebo bývalý chemický pracovník) je povolanie pre zamestnancov v chemickom priemysle.

Mnoho univerzít ponúka titul z chémie. Väčšina chemikov po ukončení štúdia urobí doktorát.

koníček

Vykonávanie chemických experimentov ako súčasť záujmovej chémie je rozšírená voľnočasová aktivita.

Povesť chémie

Nasledujúca časť nie je dostatočne vybavená podpornými dokumentmi (napr. Individuálnymi dôkazmi). Predmetné údaje sú preto pravdepodobne čoskoro odstránené. Pomôžte Wikipedii preskúmaním informácií a pridaním dobrých dôkazov. Viac podrobností možno nájsť na diskusnej stránke alebo v histórii verzií. Nakoniec odstráňte túto výstražnú značku.
Zlá povesť chémie u nemeckej verejnosti (existuje dôveryhodný prieskum?); „Mnoho odborníkov“ (ktorí?) - marec 03:22, 14. januára 2012 (SEČ)

Chémia má medzi nemeckou verejnosťou pomerne zlú povesť - aj kvôli chemickým katastrofám a škandálom v oblasti životného prostredia [3] [4]. Toto však vychádza aj zo zdanlivo samostatného, niekedy nepochopiteľného jazyka, ako aj z vlastného formulovaného jazyka pre chemické zlúčeniny a reakčných rovníc [4]. .

Mnoho odborníkov si nemyslí, že je to opodstatnené vzhľadom na výhody a všeobecný význam chémie, pretože v Európe okrem iného prísna legislatíva (zákon o chemikáliách, vyhláška o nebezpečných látkach) zaručuje do značnej miery bezpečné zaobchádzanie s chemikáliami. S cieľom zlepšiť imidž chémie bol rok 2003 vyhlásený rôznymi sponzorskými organizáciami za „Rok chémie“. Rok 2011 vyhlásila OSN (v spolupráci s UNESCO a IUPAC) za „Medzinárodný rok chémie“. [5]

príbeh

Chémia v staroveku pozostávala z nahromadených praktických poznatkov o procesoch premeny hmoty a prírodných filozofických pohľadov na starovek. Chémia sa v stredoveku vyvinula z alchýmie, ktorá sa po tisícročia praktizuje v Číne, Európe a Indii.

Alchymisti sa zaoberali rafináciou kovov (výroba zlata z iných základných kovov) a hľadaním liekov alebo všeliekom na choroby. Najmä pre výrobu zlata hľadali alchymisti elixír (kameň mudrcov, kameň mudrcov), ktorý by konvertoval základné („choré“) kovy na ušľachtilé („zdravé“) kovy. Lekárske odvetvie alchýmie tiež hľadalo elixír, elixír života, liek na všetky choroby, ktorý by v konečnom dôsledku prepožičal nesmrteľnosť. Žiadny alchymista však nikdy neobjavil kameň mudrcov alebo elixír života.

Až do konca 16. storočia sa svet myšlienok alchymistov spravidla neopieral o vedecký výskum, ale o skúsenosti a empirické recepty. Alchymisti uskutočnili širokú škálu experimentov na mnohých látkach, aby dosiahli svoje ciele. Robili si poznámky o svojich objavoch a pre svoje poznámky používali rovnaké symboly, aké sú bežné v astrológii. Záhadná povaha ich činnosti a často vymýšľané farebné plamene, dym alebo výbuchy spôsobili, že boli známi ako kúzelníci a čarodejníci a niekedy boli prenasledovaní. Alchymisti pre svoje experimenty vyvinuli rovnaké zariadenie, aké sa dodnes používa v chemickom inžinierstve.

Známym alchymistom bol Albertus Magnus. Ako duchovný sa zaoberal týmto komplexom tém a vo svojich experimentoch našiel nový chemický prvok, arzén. Iba s Paracelsom sa alchýmia zmenila z empirickejšej na experimentálnejšiu vedu, ktorá sa stala základom modernej chémie.

Chémia v modernej dobe dostala ako veda v 18. a 19. storočí rozhodujúce impulzy: Bola založená na procesoch merania a experimentoch - použití stupníc a dokázateľnosti hypotéz a teórií o látkach a premene látok.

Práce Justusa von Liebiga o spôsobe pôsobenia hnojív založili poľnohospodársku chémiu a poskytli dôležitý prehľad o anorganickej chémii. Hľadanie syntetickej náhrady farbiva indigo na farbenie textílií bolo spúšťačom priekopníckeho vývoja v organickej chémii a farmácii. Až do začiatku 20. storočia malo Nemecko v obidvoch oblastiach absolútnu prioritu. Toto prvenstvo v znalostiach umožnilo napríklad extrahovať výbušniny potrebné na vedenie prvej svetovej vojny pomocou katalýzy z dusíka vo vzduchu namiesto z dovezených dusičnanov (pozri proces Haber-Bosch).

Úsilie národných socialistov o sebestačnosť dalo chémii ako vede ďalšie impulzy. V záujme nezávislosti od dovozu ropy boli vyvinuté procesy skvapalňovania čierneho uhlia (Fischer-Tropschova syntéza). Ďalším príkladom bol vývoj syntetického kaučuku na výrobu pneumatík pre vozidlá.

Chémia sa dnes stala dôležitou súčasťou kultúry života. Chemické výrobky nás obklopujú všade bez toho, aby sme si toho boli vedomí. Nehody vo veľkom chemickom priemysle, ako napríklad Seveso a Bhopal, však dali chémii veľmi negatívny obraz, takže slogany ako „Choďte preč od chémie!“ Sa mohli stať veľmi populárnymi.

Výskum sa vyvinul na prelome 20. storočia do tej miery, že hĺbkové štúdie atómovej štruktúry už nepatria do oblasti chémie, ale do oblasti atómovej fyziky alebo jadrovej fyziky. Napriek tomu tieto výskumy poskytli dôležité poznatky o povahe chemického metabolizmu a chemickej väzby. Ďalšie dôležité impulzy priniesli objavy v kvantovej fyzike (elektrónový orbitálny model).

Slávni chemici

Dôležití chemici (chronologicky) (zoradené podľa dátumu narodenia)
Významní chemici (abecedne)
Významní chemici (kategórie) (zoradené podľa tematických oblastí, podľa abecedy)
Zoznam nositeľov Nobelovej ceny za chémiu

Predmety

Z tradičných dôvodov sa chémia delí na organickú a anorganickú chémiu, pričom fyzikálna chémia sa pridáva okolo roku 1890.

Od syntézy močoviny Friedricha Wöhlera v roku 1828, pri ktorej bola organická látka močovina vyrobená z anorganickej zlúčeniny kyanátu amónneho, sa hranice medzi látkami z neživej („anorganické“ látky) a živej prírody (organické látky) stierajú. Živé veci tiež produkujú veľké množstvo anorganických látok, zatiaľ čo takmer všetky organické látky je možné vyrobiť v laboratóriu.

Zachoval sa tradičný, ale tiež svojvoľný rozdiel medzi anorganickou a organickou chémiou. Jedným z dôvodov je, že organická chémia je vo veľkej miere určená molekulou, ale anorganická chémia je často určená iónmi, kryštálmi, komplexnými zlúčeninami a koloidmi. Ďalším je, že reakčné mechanizmy a látkové štruktúry v anorganických a organických látkach sa líšia mnohými spôsobmi.

Ďalšou možnosťou je rozdeliť chémiu podľa cieľa na vyšetrovaciu, rozkladajúcu sa analytickú chémiu a na konštruktívnu prípravnú alebo syntetickú chémiu zameranú na produkt. V pedagogickej praxi na univerzitách je analytická chémia často predstavovaná ako predmet, zatiaľ čo preparatívna chémia je predmetom organickej alebo anorganickej chémie.

Samozrejme existujú aj ďalšie oblasti, ktoré sú tu opísané, ale slúžia iba na priblíženie.

Všeobecná chémia

Všeobecná chémia označuje základy chémie, ktoré sú dôležité takmer vo všetkých chemických podoblastiach. Predstavuje teda koncepčný základ celej chémie: štruktúra atómu, periodická sústava prvkov (PSE), chemická väzba, základy stechiometrie, kyseliny, zásady a soli a chemické reakcie.

Na rozdiel od iných vedných disciplín používa chémia termín technicus „všeobecná chémia“ (neexistuje „všeobecná fyzika“). V tomto ohľade je všeobecná chémia na začiatku každého bližšieho štúdia chémie.