Основні розділи хімії: короткий опис, особливості та цікаві факти

З початку часів люди цікавилися складом, будовою і взаємодією всього, що їх оточує. Ці знання об’єднані в єдину науку — хімію. У статті розгляньмо, що це таке, розділи хімії і необхідність її вивчення.

Що таке хімія і навіщо її вивчати

Хімія є однією з декількох областей природознавства, наукою про речовини. Вона займається вивченням:

• будови та складу речовин;
• властивостей елементів навколишнього світу;
• перетворень речовин, які залежать від їх властивостей;
• зміни складу речовини в ході хімічної реакції;
• законів і закономірностей змін речовин.

Хімія розглядає всі елементи з точки зору атомно-молекулярного складу. Вона тісно пов’язана з біологією і фізикою. Також існує безліч областей науки, які є прикордонними, тобто вивчаються, наприклад, і хімією, і фізикою. До таких належать: біохімія, квантова хімія, хімічна фізика, геохімія, фізична хімія та інші.

Основними розділами хімії в літературі вважаються:

1. Органічна хімія.
2. Неорганічна хімія.
3. Біохімія.
4. Фізична хімія.
5. Аналітична хімія.

Органічна хімія

Хімію можна класифікувати за ознакою речовин, що вивчаються на:

• неорганічну;
• органічну.

Першу область вивчення розглянемо в наступному пункті. Чому органічну хімію виділили в окремий розділ? Тому що вона займається дослідженням сполук вуглецю і речовин, до складу яких він входить. На сьогодні відомо близько 8 млн таких з’єднань.

Вуглець може з «єднуватися з більшістю елементів, але найчастіше взаємодіє з:

• киснем;
• вуглецем;
• азотом;
• сірою;
• марганцем;
• калієм.

Також елемент відрізняється здатністю утворювати довгі ланцюжки. Подібні зв’язки забезпечують різноманіття органічних сполук, які важливі для існування живого організму.

Цілі та методи, яким слід предмет органічної хімії:

• виділення окремих індивідуальних та особливих речовин їх рослинних і живих організмів, а також з викопної сировини.
• очищення і синтез сполук речовин;
• визначення структури речовини в природі;
• вивчення протікання хімічної реакції, її механізми, особливості, і результати;
• визначення взаємозв’язків і залежностей між структурою органічної речовини та її властивостями.

Розділи органічної хімії включають:

• Хімію полімерів, або хімію високомолекулярних сполук. Область науки, яка займається вивченням хімічних і фізико-хімічних властивостей полімерів і вихідних реагентів, що застосовуються для їх отримання.
• Фармакологію. Розділ науки, який вивчає лікарські речовини та їх вплив на організм людини.

Неорганічна хімія

Розділ неорганічної хімії займається вивченням складу, структури та взаємодій усіх речовин, що не містять вуглець. На сьогодні налічується понад 400 тисяч неорганічних речовин. Завдяки саме цьому розділу науки забезпечується створення матеріалів для сучасної техніки.

Дослідження та вивчення речовин неорганічної хімії ґрунтується на періодичному законі, а також періодичній системі Д. І. Менделєєва. Наука вивчає:

• прості речовини (метали і неметали);
• складні речовини (оксиди, солі, кислоти, нітрити, гідриди та інші).

Завдання науки:

• пошук і розробка способів для створення нових матеріалів, які будуть мати необхідні властивості;
• вивчення взаємозв’язку між будовою здатністю вступати в реакції з іншими елементами;
• розроблення та удосконалення технологій з очищення сумішей;
• пошук нових методів синтезу елементів.

Фізична хімія

Фізична хімія є найбільшим розділом хімії. Вона займається вивченням загальних законів будови, структури і перетворень речовин за допомогою методів фізики. Для цього застосовуються теоретичні та експериментальні з них.

Фізична хімія включає знання про:

• будові молекул;
• хімічній термодинаміці;
• хімічній кінетиці;
• каталізі.

Розділи фізичної хімії такі:

• Електрохімія — дослідження процесів у провідниках.
• Фотохімія — вивчення хімічних перетворень під дією світла.
• Фізична хімія поверхневих явищ.
• Радіаційна хімія — вивчення процесів, викликаних дією іонізуючих випромінювань;
• Колоїдна хімія — вивчення систем і явищ, що виникають на кордоні розділу фаз.
• Квантова хімія — вивчення будови, властивостей, реакцій речовин на підставі квантової механіки.
• Кристалохімія — наука про кристалічні структури;
• Термохімія — розділ хімії, що вивчає термореакції, взаємозв’язки фізико-хімічних параметрів.
• Вчення про будову атома.
• Навчання про корозію (окислення) металів.
• Хімічна кінетика — вивчення хімічних реакцій залежно від зовнішніх умов.
• Вчення про розчини.
• Ядерна хімія — займається вивченням ядерних реакцій і процесів, що відбуваються в них.
• Звукохімія — вивчення ефектів, що виникають при впливі потужних акустичних хвиль.

Аналітична хімія

Аналітична хімія — розділ хімії, який розвиває теоретичну базу хімічного аналізу. Наука займається розробкою методів ідентифікації, поділу, виявлення та визначення хімічних сполук і встановленням хімічного складу матеріалів.

Аналітичну хімію можна класифікувати залежно від вирішуваних завдань на:

• Якісний аналіз — визначає, які речовини знаходяться в зразку, їх форму і сутність.
• Кількісний аналіз — визначає вміст (концентрацію) компонентів у досліджуваному зразку.

Якщо потрібно проаналізувати невідому пробу, то спочатку застосовується якісний аналіз, а потім кількісний. Вони проводяться хімічними, інструментальними та біологічними методами.

Біохімія

Біохімія — розділ хімії, який досліджує хімічний склад живих клітин і організмів, а також базові хімічні процеси їх життєдіяльності. Наука є досить молодою і знаходиться на стику біології та хімії.

Біохімія займається дослідженням таких сполук:

• вуглеводи;
• ліпіди;
• білки;
• нуклеїнові кислоти.

Розділи біохімії:

• Статична біохімія — вивчає хімічний склад організмів і структуру їх молекул (білки, амінокислоти, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вітаміни та інші).
• Функціональна біохімія — вивчає основні хімічні реакції, що відбуваються при функціонуванні органів і систем організму.
• Динамічна біохімія вивчає хімічні реакції, що відбуваються при метаболізмі.

Хімічна технологія

Хімічна технологія є розділом хімії, який вивчає економічні та екологічно обґрунтовані методи переробки природних матеріалів для їх споживання і використання у виробництві.

Наука підрозділюється на:

• Органічну хімічну технологію, яка займається переробкою горючих копалин, отриманням синтетичних полімерів, ліків та інших речовин.
• Неорганічну хімічну технологію, яка займається переробкою мінеральної сировини (крім металевої руди), отриманням кислот, мінеральних добрив і лужок.

У хімічній технології відбувається безліч процесів (періодичних або безперервних). Вони поділяються на основні групи:

• гідромеханічні:
• хімічні;
• механічні;
• масозмінні;
• теплові.

Цікаво знати хімію (факти)

Протікання деяких хімічних процесів і властивості окремих речовин викликають незвичайний інтерес людей.

Ось деякі з них:

1. Галлій. Це цікавий матеріал, який має властивість плавитися при кімнатній температурі. По виду схожий на алюміній. Якщо ложку з галію опустити в рідину за температурою вище 28 градусів за Цельсієм, то вона розплавиться і втратить форму.
2. Молібден. Цей матеріал було виявлено під час Першої світової війни. Дослідження його властивостей показали високу міцність речовини. Пізніше з нього була виготовлена легендарна гармата «Велика Берта». Її стовбур не деформувався від перегріву при стрільбі, що спростило використання знаряддя.
3. Вода. Відомо, що вода в чистому вигляді H₂O не зустрічається в природі. Завдяки своїм властивостям, вона вбирає все, що зустрічається на шляху. Тому справжньо чисту рідину можна отримати тільки в лабораторії.
4. Також відома ще одна особлива властивість води — її реакція на зміну навколишнього світу. Дослідження показали, що вода з одного джерела при різних впливах (магнітному, при включеній музиці, поруч з людьми), змінює свою структуру.
5. Меркаптане. Це сполука солодкого, гіркого і кислого смаків, яку було виявлено після дослідження грейпфрута. Встановлено, що людина помічає цей смак при концентрації 0,02 нг/л. Тобто достатньо на обсяг води в 100 тис. тонн додати 2 мг меркаптана.

Можна сказати, що хімія — невід’ємна частина наукового знання людства. Вона цікава і багатогранна. Саме завдяки хімії люди мають можливість користуватися безліччю предметів сучасного навколишнього світу.