Chimie

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Chimie
Chemicals in flasks.jpg
Ramuri ale chimiei
Chimie anorganică
Lege chimică
Legea lui Avogadro
Legea Boyle-Mariotte
Chimie organică
Istoria chimiei
Cronologia chimiei
Alchimie
Chimie modernă
Chimiști

Chimia (denumirea provine din cuvântul egiptean kēme pronunțat [k'em], care înseamnă „pământ”[1]) reprezintă una dintre ramurile stiințelor naturale al cărei obiect de studiu îl constituie compoziția, structura, proprietățile și schimbarea materiei[2][3]; chimia mai este numită și „știința de mijloc” sau „știința centrală”, întrucât conține elemente combinate din cadrul celorlalte științe ale naturii precum astronomia, fizica, biologia și geologia.[4][5] Ca obiect de studiu, chimia a apărut acum câteva milenii în anumite părți ale lumii, mai exact în Orientul Mijlociu sub forma alchimiei[6][7][8], iar aceasta din urmă a permis elaborarea chimiei moderne ca urmare a revoluției chimice (1773).

Obiectivele acestui domeniu implică în special:

  • studierea materiei la nivel atomic,
  • proprietățile atomilor,
  • modul de formare a legăturilor chimice,
  • formarea compușilor chimici,
  • modul în care anumite substanțe interacționează la nivel molecular și conferă materiei anumite proprietăți generale,
  • precum și modul în care nivelul de interacțiune dintre aceste substanțe poate conduce la crearea altor substanțe prin intermediul unor reacții chimice[9].

În majoritatea studiilor chimiei energia și entropia sunt deosebit de importante.

Disciplinele cuprinse în chimie sunt grupate tradițional după tipul de materie studiată sau tipul de studiu. Acestea includ chimia anorganică (studiul materiei anorganice), chimia organică (studiul materiei organice), biochimia (studiul substanțelor găsite în organismele biologice, vii), chimie fizică (studiile legate de energie despre sistemele chimice la scară macromoleculară, moleculară și submoleculară), electrochimie, chimia analitică (analiza mostrelor de material pentru a dobândi o înțelegere a compoziției chimice și structurii acestuia) etc. Multe alte discipline specializate au apărut în anii recenți, de exemplu neurochimia - studiul chimic al sistemului nervos.

Etimologie[modificare | modificare sursă]

Conform Dicționarului Explicativ al Limbii Române, definiția chimiei este următoarea:

„Știință care studiază compoziția, structura și proprietățile substanțelor, transformărilor lor prin regruparea atomilor componenți, precum și combinațiile noi ale substanțelor rezultate în urma acestor transformări.”
—Dicționarul Explicativ al Limbii Române[10]

Definiția generală a chimiei (cea acceptată în mod implicit de marele public) s-a schimbat de-a lungul timpului, pe măsură ce noi ramuri au fost incluse în studiul chimiei. Ca și componentă a istoriei științelor, etimologia termenului de "chimie" este considerată a fi una diversă, fără a se fi ajuns la un anumit consens. Prima menționare a termenului de chimie este atribuită lui Diocletian in anul 296, in momentul cand ordona incendierea cartilor locuitorilor din Alexandria, privind modul prin care aurul si argintul pot fi replicate[11]; cu toate acestea, este posibil ca această menționare făcută de Dioclețian să fie o simplă legendă[11]

Se consideră că termenul provine din cuvântul arab al-kīmīā (الكيمياء), ce desemna acel set timpuriu de practici care ingloba elementele chimiei, metalurgiei, astrologiei, astronomiei, misticismului si medicinii; obiectul principal al alchimiei era considerat a fi transfigurarea materialelor in aur[12]. Alternativ, al-kīmīā poate deriva din χημεία, insemnand "faurit impreuna"[13]. Termenul arabic este derivat din elenul χημία sau χημεία,[14][15] (chemia), care desemna arta făuririi aurului și argintului[16]. Totodată, termenul poate fi considerat ca provenind de la cuvântul "chumeia", care desemna arta extragerii sucurilor sau infuziilor din plante, precum si prepararea medicamentelor si tincturilor din plante[17].

În limba greacă, termenul este întâlnit în cartea unui scriitor grec, Suidas, din secolul al XI-lea[18]. La origine, termenul grecesc a fost stabilit datorită influențelor Egiptului Antic[14], unde termenul keme insemna "nisipul aluvial al Nilului"[19], "pământ negru"[20]. Limba persană a influențat de asemenea originea termenului, datorită termenului de "kimiya", care însemna "artă, truc"[21]

În anul 330, Zosimos din Panopolis denumea alchimia ca fiind studiul compoziției apelor, mișcărilor, creșterii, încorporării, respingerii, desenului sufletului din trupuri și al împreunării sufletelor cu trupurile.[22][17]

In anul 1661, Robert Boyle elaboreaza modelul chimiei prin intermediul principiilor sale mereologice, care incorporau filosofia corpusculariana[23]. Principiul generic, acela ca chimia este bazata pe considerentul ca materia este alcatuita din componente minuscule, apare la inceputul lucrarii "Chimistul sceptic".[24][23].

Glaser sustinea in 1663 despre chimie ca este o artă științifică prin care cineva învață cum să dizolve corpuri, cum să reprezinte diversele substanțe din compoziția lor, cum să împreuneze din nou substanțele între ele și cum să le aducă la un grad de perfecțiune mai mare.[25][26]

Stahl definea chimia in 1730 ca fiind arta împărțirii corpurilor mixte, compuse și agregate[27] în elementele principale ale lor[28]

In 1837, Jean Baptiste Dumas definea chimia ca fiind știința care se ocupă cu legile și efectele forțelor moleculare. ()[29] Totodată, este cel care contribuie la dezvoltarea teoriilor chimiei organice, afirmând că între cele 2 ramuri ale chimiei, principiile sunt aceleași.[30]

In anul 1947, chimia este denumita de catre Linus Pauling ca fiind știința substanțelor: a structurii, proprietăților și reacțiilor care le schimbă în alte substanțe.[31]

Raymond Chang ofera o definire mai larga a termenului, mentionand chimia in 1998 ca fiind studiul materiei și a schimbărilor prin care trece.[32][33]

Istoric[modificare | modificare sursă]

Deși considerată "știință modernă" de aproape 2 secole, chimia a fost prezentă în viața oamenilor ca și aplicabilitate încă din perioada preistorică. Cele mai timpurii utilizări ale chimiei au fost remarcate în cazul picturilor rupestre, care datau de prin perioada 25.000 i.Hr[34].

În China Antică, cunoștiințele din domeniul chimiei ar fi fost prezente încă din perioada 9000-7000 î.Hr, demonstrându-se prezenta acidului tartaric și anumiți alcani în interiorul unor urne, componente de asemenea prezente în vinul realizat din struguri sau orez[35].

Vechii egipteni au pionierat arta chimiei sintetice acum aproape 4000 de ani.[36] Pe la sfârșitul celui de-al doilea mileniu î.Hr., populațiile antice dețineau deja mijloacele necesare care urmau să formeze bazele mai multor ramuri ale chimiei cum ar fi: extragerea metalelor din minereuri, obținerea vaselor de lut, fermentarea berii și a vinului[34], crearea de pigmenți pentru cosmetice și picturi[34], extragerea substanțelor din plante în scopul utilizării lor ca medicament sau ca parfum, obținerea brânzei, obținerea sticlei și obținerea de aliaje precum bronzul[37].

Nașterea chimiei poate fi atribuită foarte comunului fenomen al arderii, care a dus la apariția metalurgiei[37] - arta și știința care se ocupă cu procesarea minereurilor de fier pentru obținerea metalelor. Goana după aur a dus la descoperirea procesului purificării lui, chiar dacă principiile care stăteau la baza ei nu erau prea bine înțelese - se credea că este o transformare, nu o purificare. Mulți savanți din acea vreme considerau că transformarea metalelor de bază în aur este posibilă, lucru care a dus la formarea alchimiei și căutarea pietrei filozofale, despre care se credea că va aduce astfel de transformări la o singură atingere.[38]

Incepand cu anul 600 i.Hr, filosofii greci au conceput notiuni menite sa determine natura materiei[39]. Anaximandru din Milet (610-545 i.Hr) considera ca aerul este principalul constituent al materiei[39]; Heraclit din Efes (544-484 i.Hr) considera focul ca si constituent, privind lucrurile din perspectiva unei schimbari continue[39]. Scoala eleata, reprezentata de Parmenidae (515-450 i.Hr) considera lumea ca fiind o unitate si schimbarea era privita drept o iluzie[39]. Urmandu-l pe Parmenidae, eleatul Empedocle din Agrigentum (495-435 i.Hr) se va opune ideii de definire a aerul ca si substanta primordiala, propunand existenta a 4 elemente primare: foc, apa, aer si pamant[39].

Scoala atomista, reprezentata de Leucip si Democrit vor determina faptul ca lumea fizica este bazata pe observatiile fizice, ajungand la concluzia ca materia poate fi redusa pana la unitatea sa constituenta, care este eterna si nu mai poate fi divizata (atomul)[40]. Aceasta idee va fi adoptata ulterior de Epicur (341-270 i.Hr)[40] si de poetul roman Lucretius (95-55 i.Hr), care redactase lucrarea De Rerum Natura (Natura Lucrurilor), în anul 50 î.Hr.[41][42]

Unii îi consideră pe arabi și perși ca fiind cei mai vechi chimiști, cei care au introdus observarea precisă și experimentarea controlată, descoperind astfel multe substanțe chimice. Cei mai influenți chimiști musulmani erau Geber, al-Kindi, al-Razi și al-Bruni[43]. La finalul secolului al 8 D.Hr, alchimistul arab Geber sau Abu Musa Jabir Ibn Hayyan, foloseste termenul de Al-kimya in unul din tratatele sale reprezentative[44]. Lucrările lui Geber au ajuns în Europa în secolul al XIV-lea, în Spania prin traducerile unui pseudo-Geber, care și-a semnat cărțile cu numele de „Geber”. Contribuția alchimiștilor și metalurgiștilor indieni a fost de asemenea remarcată.

Apariția chimiei în Europa a avut loc datorită epidemiilor frecvente de ciumă și molimi (cum ar fi moartea neagră) din Evul Mediu Timpuriu, care a dus la o creștere a nevoii de medicamente. Se credea că există un medicament universal numit elixirul vieții care poate vindeca toate bolile, dar care, precum piatra filozofală, nu a fost niciodată găsit.

Deoarece pentru unii practicanți, alchimia era o ocupație intelectuală, în timp, au excelat în acest domeniu. Paracelsus, spre exemplu, respingea teoria celor patru elemente și cu o înțelegere destul de vagă a substanțelor chimice și medicamentelor, a format o formă hibridă de alchimie și știință, numită și chemiatrie sau iatrochimie.[45]

Răspândirea chimiei ca și știință a fost influențată de asemenea de apariția tipografiei în 1454, prin aportul lui Johannes Gutenberg. Diverse cărți cu subiecte precum mineralogia, minereuri și prepararea de substanțe au fost adevarate stimulente pentru avansarea acestui domeniu datorită caracterului practic și disponibilității materialelor de studiu[46].

De asemenea, influențe ale filozofilor cum ar fi Sir Francis Bacon sau René Descartes, care voiau o anumită rigoare în matematică și cereau eliminarea dogmelor și subiectivismului din observațiile științifice, au dus la revoluția științifică[47]. În chimie, ea a început cu Robert Boyle (1627-1691), care formulat ecuații precum Legea lui Boyle, cu privire la proprietățile stării gazoase. Mai târziu au urmat legea conservării masei substanțelor în 1783 și dezvoltarea teoriei atomice a lui John Dalton în jurul anului 1800. Legea Conservării Masei a dus la reformularea chimiei bazată pe această lege, dar și teoria combustiei oxigenului, care a fost mult bazată pe cercetările lui Lavoiser. Acestea și alte astfel de schimbări înțelese de mase au fost denumite generic revoluția chimică. Contribuțiile lui Lavoisier au dus la ceea ce acum se numește chimie modernă - chimia studiată în instituțiile de învățământ din toată lumea.

Chimia ca știință[modificare | modificare sursă]

Influentati de noile metode empirice, adoptate de catre Sir Francis Bacon si alti chimisti, un grup de chimisti de la Oxford, Robert Boyle, Robert Hooke si John Mayow au inceput remodelarea traditiilor vechi, de ordin alchimic, intr-o disciplina stiintifica. In mod special, Boyle este considerat a fi parintele chimiei datorita celei mai importante lucrari ale sale, Chimistul sceptic, unde diferentierea este facuta intre cunoasterea alchimiei si descoperirile stiintifice ale noii chimii.[48] Acesta a formulat legea lui Boyle, a respins teoria clasica a celor "4 elemente"si a propus o alternativa mecanista al atomilor si reactiilor chimice ale caror studiu s-ar fi putut face prin experimente riguroase.[49]

Antoine-Laurent de Lavoisier este considerat a fi "Parintele chimiei moderne.[50]

Teoria flogistonului (substanta aflata la baza tuturor reactiilor de combustie) a fost propus de catre germanul Georg Ernst Stahl la inceputul secolului al XVIII-lea si a fost accentuata de catre chimistul francez Antoine Lavoisier, analogul chimic al fizicianului Newton, care a reusit mai mult decat oricine sa faureasca o noua stiinta bazata pe filon teoretic, prin elucidarea principiului conservarii masei si dezvoltarii unui sistem nou de nomenclatura chimice utilizat pana in zilele noastre.[51]

Cu toate acestea, inainte de eforturile lui Lavoisier, numeroase descoperiri importante au fost facute, in special privind natura aerului, care s-a demonstrat a fi compus din numeroase gaze. Chimistul scotian Joseph Black (primul chimist experimental) si olandezul J. B. van Helmont descoperisera dioxidul de carbon, sau ceea ce Black numise 'aer inert' in 1754; Henry Cavendish descoperise hidrogenul si elucidase proprietatile sale, iar Joseph Priestley si, independent, Carl Wilhelm Scheele izolasera oxigenul pur.

In tabelul sau periodic, Dmitri Mendeleev prezice existenta a 7 noi elemente chimice,[52] unind in mod corect toate cele 60 de elemente cunoscute la vremea respectiva[53]

Chimistul englez John Dalton a propus teoria moderna a atomilor, aceea ca toate substantele sunt compuse din 'atomi' indivizibili ai materiei si ca fiecare atom are o masa atomica variabila.

Dezvoltarea in teoria electrochimica a combinatiilor chimice apare la inceputul secolului al XIX-lea, ca rezultat al muncii a 2 oameni de stiinta in particular, J. J. Berzelius si Humphry Davy; aceasta a putut fi descoperita datorita inventiei pilei voltaice, de catre Alessandro Volta. Davy descoperise 9 elemente chimice noi, incluzand metalele alcaline prin extragerea acestora utilizad curentul electric aplicat pe minereurile acestora.[54]

Britanicul William Prout a propus pentru prima oara ordonarea tuturor elementelor chimice folosind masa lor atomica, datorita faptului ca toti atomii avaeu acelasi multiplu al masei atomice de hidrogen. J. A. R. Newlands incepuse o varianta timpurie a tabelului periodic, care a fost ulterior dezvoltat in tabelul periodic moderns[55] in anii 1860s de catre Dmitri Mendeleev si independent de alti oameni de stiinta, precum Julius Lothar Meyer.[56][57] Gazele inerte, ulterior numite "gaze nobile", au fost descoperite de catre William Ramsay in colaborare cu Lord Rayleigh la finalul secolului, completand astfel structura de baza al tabelului.

Chimia organica a fost dezvoltata de catre Justus von Liebig si altii, ca urmare a sintezei ureei de catre Friedrich Wöhler, care dovedise ca organismele vii erau reduse, in teorie, in chimie.[58] Alte avansari cruciale ale secolului XIX-lea erau intelegerea legaturilor valente (Edward Frankland in 1852) si aplicarea termodinamicii in chimie (J. W. Gibbs si Svante Arrhenius in anii 1870).

Principiile chimiei moderne[modificare | modificare sursă]

Structura obiectelor pe care le folosim de zi cu zi și proprietățile materiei cu care interacționăm sunt consecințe ale proprietăților substanțelor chimice și ale interacțiunilor lor. Spre exemplu, oțelul este mai dur decât fierul pentru că atomii din el sunt mai strâns legați, formând o structură cristalină mai rigidă. Lemnul arde sau este supus oxidării rapide pentru că poate reacționa în mod spontan cu oxigenul în cadrul unei reacții chimice deasupra unei anumite temperaturi. Zahărul și sarea se dizolvă în apă deoarece proprietățile lor moleculare/ionice permit dizolvarea în condiții ambientale.

Sus: Rezultatele presupuse: particula alfa care penetreaza cu usurinta Modelul atomic Thomson.
Jos: Rezultatele observate: putine particule au fost reflectate, indicand o incarcatura mica, concentrata.

La începutul secolului 20, teoriile de bază ale chimiei au fost înțelese datorită unor serii de descoperi privind probarea și dezvăluirea naturii interne ale atomilor. În 1897, J. J. Thomson din Cambridge University desoperise electronul și imediat după aceea, omul de stiință Becquerel, precum și cuplul Pierre și Marie Curie investigau fenomenul radioactivității. Într-o serie de experimente, Ernest Rutherford din cadrul Universitatii din Manchester descoperise structura internă a atomului și existența protonului, a clasificat și explicat tipurile de radioactivitate și a reusit să transmute hidrogenul prin bombardarea azotului cu particule alfa.

Activitatea sa privind structura atomică a fost îmbunătățită de către studenții săi, fizicianul danez Niels Bohr și Henry Moseley. Teoria legăturii chimice și al orbitalilor moleculari a fost dezvoltată de către savanții americani Linus Pauling si Gilbert N. Lewis.

Anul 2011 a fost declarat de către Națiunile Unite ca fiind Anul Internațional al Chimiei.[59] IUPAC, precum și UNESCO, alături de societăți chimice, academii și instituții la nivel global au organizat activități locale și regionale.

Modelul actual al structurii atomice este reprezentat de modelul mecanicii cuantice.[60]Chimia este studiată, la început, la nivel de particule elementare, atomi, molecule,[61] substanțe chimice, metale, cristale și alte stări de agregare ale materiei. Această materie poate fi intâlnită sub formă solidă, lichidă sau gazoasă, în izolare sau în combinații. Interacțiunile chimice, reacțiile și transformările care sunt studiate în chimie sunt de obicei rezultatul interacțiunilor atomice, conducând la rearanjarea legăturilor chimice ce susțin atomii, iar aceste comportamente sunt studiate într-un laborator de chimie.

Laboratorul de chimie folosește, de regulă, diverse obiecte de laborator, fabricate din sticlă. Cu toate acestea, nu toate ustensilele sunt centrate pe sticlă ca și material, iar o mare parte din chimia experimentală (precum și cea aplicată sau industrială) este realizată fără ea.

O reacție chimică este transformarea unor substanțe în una sau mai multe substanțe.[62] La baza unei asemenea transformări chimice se află rearanjarea electronilor în cadrul legăturilor atomice, iar aceasta poate fi evidențiată simbolic prin ecuațiile chimice, care au ca subiect atomii. Numărul atomilor din partea stângă și partea dreaptă a ecuașiei este egal într-o transformare chimică; în moment când numărul acestora este inegal, transformarea este numită reacție nucleară sau dezintegrare radioactivă. Tipul de reacții chimice suferite de o substanță pot conduce la schimbări energetice, care pot fi limitate de niște reguli denumite legi chimice.

Energia si entropia sunt concepte de natură invariabilă, care sunt importante în aproape toate studiile chimice. Substanțele sunt clasificare în funcție de structură, stare de agregare, precum și după compoziția chimică. Acestea pot fi analizate prin diverse mijloace de analiză chimică (de exemplu, spectroscopia și cromatografia). Oamenii de stiință care sunt preocupați de cercetările în domeniul chimiei sunt numiți "chimiști".[63] Majoritatea chimiștilor se specializează în una sau mai multe sub-discipline. Câteva concepte esențiale pentru studiul chimiei sunt prezentate mai jos:[64]

Materie[modificare | modificare sursă]

În chimie, materia (din latinescul materia, însemnând lemn sau orice alt material[65]) este definită ca fiind orice este alcătuit dintr-o masă de repaus și volum (ocupă spațiu), fiind alcătuită din particule aflate constant în mișcare[66]; acestea au masă de repaus de asemenea - cu toate că nu toate particulele îndeplinesc această condiție, precum fotonii. Mișcarea particulelor, precum și puterea de atracție între aceste particule determină starea de agregare a materiei respective[66].

Materia poate fi constituită dintr-o substantă chimică pură sau un amestec de substanțe.[67] Aceasta este definită de materialul conținut, indiferent că este omogen sau neomogen. Un material neomogen reprezintă unitatea structurală care conține componente cu proprietăți diferite, în timp ce materialul omogen conține componente cu proprietăți asemănătoare[68].

Până în secolul prezent, se credea că materia nu putea fi creată sau distrusă, ci doar transformată dintr-o stare în alta. Cu toate acestea, s-a descoperit că materia poate fi transformată in energie radiantă, precum și acțiunea reversă (din energie în materie)[69]. Oamenii de știință utilizau legea conservării materiei și legea conservării energiei în mod independent, însă ulterior cele 2 au fuzionat, conducând la legea conservării masei, constituită concomitent din masa materiei din sistem, precum și masa energiei radiante din sistem[70].

Atomul[modificare | modificare sursă]

A diagram of an atom based on the Rutherford model

Începând cu Democrit, filozofii greci au contribuit la dezvoltarea unei teorii filozofice care încerca prezentarea concepției lor despre natura Universului, alcătuită din particule foarte mici, indivizibile[71]. În acest fel, conceptul de atom este creat (greacă atomos, indivizibil)[72].

Atomul este cea mai mică particulă dintr-o substanță care prin procedee chimice obișnuite nu poate fi divizată în alte particule mai simple, fiind unitatea structurală a chimiei[73]. Este o grupare a materiei care constă într-un miez dens numit nucleu atomic, înconjurat de un spațiu numit nor electronic. Nucleul este alcătuit din particule incărcate pozitiv numite protoni și neutroni (împreună sunt numiți nucleoni), în jurul căruia orbitează particulele încărcate negativ din norul electronic (electronii)[73]. Într-un atom neutru, electronii incărcați negativ echilibrează numărul încărcăturii pozitive ale protonilor. Nucleul este dens, masa acestuia fiind de 1836 de ori mai mare decât a electronului, cu toate că raza atomului este de 10.000 de ori mai mare decât a nucleului său.[74][75]

Atomul este de asemenea cea mai mică entitate care poate fi închipuită, care are proprietatea de a reține proprietățile chimice ale elementului[73], precum electronegativitatea, potențialul de ionizare, stările de oxidare, numărul de coordonare și tipul de legături (metalice, ionice, covalente).

Element chimic[modificare | modificare sursă]

Standard form of the periodic table of chemical elements. The colors represent different categories of elements
Vezi și: Tabelul periodic

Un element chimic reprezintă substanța pură care este constituită dintr-un singur tip de atom, caracterizat de un anumit număr de protoni din interioul nucleului atomic (cunoscut ca si număr atomic, notat cu simbolul Z). Masa atomică este indicată drept sumă a numarului de protoni și neutroni din interiorul nucleului. Cu toate că toți nucleii unui atom aparțin aceluiași element ar avea același numar atomic, masa lor atomică nu trebuie să fie neapărat egală; atomii care prezintă diverse mase atomice sunt cunoscuți drept izotopi. De exemplu, toți atomii cu 6 protoni in nucleu sunt atomi ai elementului chimic carbon, dar atomii de carbon pot avea mase atomice 12 si 13.[75]

Modelul standard de prezentare al elementelor chimice este tabelul periodic al elementelor, care ordonează aceste elemente în funcție de numărul lor atomic. Tabelul este constituit din grupe (coloane) și perioade (șiruri). Acest mod de reprezentare tabulară este utilă în stabilirea tendințelor periodice.[76]

Ioni și săruri[modificare | modificare sursă]

The crystal lattice structure of potassium chloride (KCl), a salt which is formed due to the attraction of K+ cations and Cl anions. Note how the overall charge of the ionic compound is zero.

Un ion este un tip de un atom sau moleculă care a cedat sau acceptat unul sau mai mulți electroni. Cationii încărcați pozitiv (de exemplu, cationul de sodiu Na+) și anionii încărcați negativi (de exemplu, clorură Cl-) pot forma o structură cristalină de sare neutră (de exemplu, clorură de sodiu NaCl). Exemple de ioni poliatomici care nu se despart în timpul reacțiilor sunt hidroxizii (OH-), fosfații (PO43-) și alții.

Ionii în stare gazoasă sunt adesea cunoscuți sub numele de plasmă.

Compus[modificare | modificare sursă]

Carbon dioxide (CO2), exemplu de compus chimic

Un compus reprezintă substanța chimică pură, formată din mai mult de 1 element. Proprietățile compusului sunt determinate de ușoare similitudini cu cele ale elementului său constituent.[77]

Nomenclatura standard pentru compuși este determinată de către Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC). Compușii organici sunt numiți conform sistemului de nomenclatură organică.[78], în timp ce compușii anorganici sunt numiți conform sistemului nomenclaturii anorganice.[79] De asemenea, Chemical Abstracts Service stabilise o metodă de indexare a substanțelor chimice, unde fiecare substanță este identificată folosindu-se un număr numit număr de registru CAS.

Moleculă[modificare | modificare sursă]

A ball-and-stick representation of the caffeine molecule (C8H10N4O2).

O moleculă reprezintă cea mai mică unitate indivizibilă a unei substanțe chimice pure, care posedă un set unic de proprietăți chimice, reprezentând potențialul de a suferi un anumit set de reacții chimice cu alte substanțe. De regulă, moleculele sunt reprezentate de atomii legați prin legături covalente, structura lor fiind neutră din punct de vedere electric, iar toate valențele electronilor sunt aranjate cu alți electroni fie în diverse legături, fie singulari.

Spre deosebire de ioni, moleculele există ca unități neutre din punct de vedere electric. Când această condiție este încălcată, încărcătura electronică a moleculei determină un ion molecular sau ion poliatomic. Cu toate acestea, natura discretă și separată a conceptului molecular presupune de obicei ca ionii moleculari să fie prezenți doar în forme determinate, precum un fascicul direcționat în vid într-un spectometru de masă. Colecțiile poliatomice încărcate care sunt prezente în solide (de exemplu, ionii sulfat sau azotat) nu sunt considerate drept molecule în chimie.

A 2-D skeletal model of a benzene molecule (C6H6)

Gazele inerte sau nobile (heliu, neon, argon, krypton, xenon și radon) sunt compuse din atomi singulari ca unitate de bază, însă celelalte elemente chimice izolate constă fie în molecule, fie rețele de atomi legați oarecum. Moleculele identificabile alcătuiesc substanțe cunoscute, precum apa, aerul, precum și unele substanțe organice precum alcoolul, zahărul, benzina și diverse produse farmaceutice.

Cu toate acestea, nu toate substanțele sau compușii chimici sunt alcătuiți din molecule discrete și, într-adevăr, majoritatea solidelor care compus crusta, mantaua și nucleul Pământului sunt elemente chimice fără grupare moleculară. Aceste tipuri de substanțe, precum compușii ionici și solide în rețea, sunt organizate în așa manieră încât nu este necesară existența unor molecule identificabile. În shcimb, aceste substanțe sunt discutate ăn termeni de unitate celulară ca si cea mai mică structură repetitivă din interiorul substanțeo. Exemple de asemenea substanțe sunt sărurile minerale (precum sarea de masă), solidele precum carbonul și diamantul, metalele, siliciul și minerale silicate, precum cuarțul și granitul.

Una din principalele caracteristici ale moleculei este geometria sa, numita structura moleculara. In timp ce structura moleculară diatomica, triatomica sau tetraatomică poate fi trivială (lineară, piramidal angulară, etc), structura moleculelor poliatomice, constituite din mai mult de 6 atomi poate fi crucială pentru natura sa chimică.

Substanțe și amestecuri[modificare | modificare sursă]

Cín.pngSulfur-sample.jpg
Diamants maclés 2(République d'Afrique du Sud).jpgSugar 2xmacro.jpg
Sal (close).jpgSodium bicarbonate.jpg
Exemple de substante chimice pure. De la stanga la dreaptea: elementele staniu (Sn) si sulf (S), diamant (forma alotropa a carbonului), sucroză (zahăr pur) și clorură de sodiu (sare) și bicarbonat de sodiu (praf de copt), care sunt ambii compuși ionici.

O substanta chimica reprezinta compozitia materiei care este definita si poseda anumite proprietati fizico-chimice.[80]

In momentul cand mai multe substante sunt prezente, rezultatul este numit amestec. Exemple de amestecuri sunt aerul si aliajele.[81]

Proprietăți fizice[modificare | modificare sursă]

Proprietățile fizice ale unei substanțe reprezintă acele calități caracteristice și definitorii ale acesteia;[82] de exemplu, clorura de sodiu este intalnita sub diverse forme - granulara, sub forma sarei de bucatarie sau sub forma cristalizata (intre 2-3 mm, pana la 5 cm in diametru). Indiferent de forma in care ar fi intalnita, prezinta aceleasi proprietati caracteristice (aranjarea cristalina, gust, etc)[82]. Totodată, sunt considerate a fi proprietăți fizice acele caracteristici care nu implică schimbarea substanțe la nivel chimic[83].

  • Clivaj - Clivajul reprezintă tendința întâlnită la minerale sau cristale de a se sparge sau despica, în paralel cu rețeaua structurii lor cristaline. Suprafața clivajului este netedă, în general cu o reflectare bună a razelor luminoase.
  • Solubilitate

Solubilitatea indică gradul în care o substanță pură se poate dizolva într-un dizolvant, alcătuind o soluție omogenă unde repartizarea atomilor, moleculelor și ionilor este uniformă. Pentru lichide parțial miscibile reciproc, care formează o soluție eterogenă cu cel puțin 2 faze lichide (lichid multifazic) solubilitatea se denumește miscibilitate. Dizolvantul în modul cel mai frecvent este un lichid, dar sunt și unele excepții când unii dizolvanți sunt:

solide ca în cazul aliajelor, sticlei, ceramicii, semiconductoare sau
gaze ce dizolvă solide sau lichide, de obicei la temperaturi și presiuni înalte ca de exemplu silicea în vapori de apă în anumite procese geochimice.

În funcție de cantitatea de substanțǎ dizolvatǎ, soluțiile se clasifică în:

soluții saturate: care conțin cantitatea maximă de substanță dizolvată la o anumită temperatură.
soluții nesaturate: în care se mai poate dizolva o cantitate de dizolvat până la saturație.

Densitatea (sau mai exact densitatea de masă, numită și masă specifică) este o mărime fizică folosită pentru descrierea materialelor și definită ca masa unității de volum. Astfel, densitatea unui corp este egală cu raportul dintre masa și volumul său. Unitatea de măsură în Sistemul Internațional pentru densitate este kilogramul pe metru cub(kg/m³); alte unități folosite sunt gramul pe centimetru cub (g/cm³), kilogramul pe litru (kg/L) etc. Densitatea se notează de obicei cu litera grecească (ro) sau cu inițiala cuvântului, litera d.

  • Conductivitate termică - Conductivitatea termică este mărimea fizică prin care se caracterizează capacitatea unui material de a transmite căldura (prin conducție termică) atunci când este supus unei diferențe de temperatură.
  • Conductivitate electrică - Conductivitatea electrică (numită și conductibilitatea electrică specifică) este mărimea fizică prin care se caracterizează capacitatea unui material de a permite transportul sarcinilor electrice atunci cînd este plasat într-un câmp electric.
  • Maleabilitate - Capacitatea unui material de a se deforma sub un efort de compresiune; acest lucru este adesea caracterizat prin capacitatea materialului de a forma o foaie subțire prin ciocănire sau laminare.
  • Ductilitate - În știința materialelor, ductilitatea este capacitatea unui material solid de a se deforma sub un efort de tracțiune; acest lucru este adesea caracterizat prin capacitatea materialului de a fi întins într-un fir.
  • Duritate - Duritatea este rezistența la penetrare opusă de un corp solid unei acțiuni mecanice penetrante exterioare. Această rezistență se poate manifesta față de acțiuni de șlefuire, zgârâiere, tocire prin utilizare repetată . La uneltele ascuțite, este rezistența la tocire a muchiilor tăietoare. În cadrul geologiei, duritatea mineralelor se măsoară după o scară de duritate de la 1 la 10, numită „Scala lui Mohs”.
  • Stare de agregare
Example of phase changes

Proprietatilor chimice specifice care permit distingerea diverselor clasificari chimice sunt insotite si de stări de agregare. În cea mai mare parte, clasificările chimice sunt independente de aceste clasificări de stare; cu toate acestea, unele stări de agregare ale materiei sunt incompatibile cu anumite proprietăți chimice.

O stare de agregare reprezintă un set de stări ale unui sistem fizic macroscopic care au o compoziție chimică și proprietăți fizice relativ uniforme (precum temperatura, structura cristalină, presiunea, etc.).

Proprietățile fizice, cum ar fi densitatea și indicele de refracție, tind să se încadreaze în valorile caracteristice ale starii de agregare. Starea materiei este definită de starea de tranziție, care are loc când energia introdusă sau preluată dintr-un sistem este refolosită în reorganizarea structuri sistemului, în loc de a schimba condițiile de stare.

Uneori distincția între faze poate fi continuă în loc de a avea o graniță discretă, în acest caz, chestiunea se consideră a fi într-o situație supercritică. Când cele trei stări să îndeplineasc, pe baza condițiilor, este cunoscut ca un triplu punct și deoarece acest lucru este invariant, este un mod convenabil de a defini un set de condiții.

Cel mai cunoscute exemple de stări de agregare sunt solid, lichid și gazos. Multe substanțe prezintă mai multe faze solide. De exemplu, există trei faze solide ale fierului (alfa, gama, și delta), care variază în funcție de temperatură și presiune. O diferență principală printre fazele solide este structura de cristal, sau aranjament, a atomilor. Mai puțin cunoscute sunt stările de agregare precum plasma, condensările Bose-Einstein și condensările fermionice și fazele paramagnetice și feromagnetice ale materialelor magnetice.

Proprietăți chimice[modificare | modificare sursă]

Proprietatile chimice ale unei substante reprezinta acele caracteristici specifice participarii in reactiile chimice.[84]

Molul și unitatea de substanță[modificare | modificare sursă]

Molul reprezinta unitatea de masura care determina cantitatea de substanta (numita cantitate chimica). Molul este definit ca si numarul de atomi determinat in exact 0.012 kilograme (sau 12 grame) de carbon-12, unde atomii de carbon-12 sunt liberi, in repaus.[85] Numărul de particule per mol este cunoscut ca si constanta lui Avogadro, fiind determinata in mod empiric la valoarea aproximativa de 6.022×1023 mol−1.[86] Concentratia molara este cantitatea de substanta per volum a unei solutii si este raportata in moldm−3.[87]

Legătură chimică[modificare | modificare sursă]

An animation of the process of ionic bonding between sodium (Na) and chlorine (Cl) to form sodium chloride, or common table salt. Ionic bonding involves one atom taking valence electrons from another (as opposed to sharing, which occurs in covalent bonding)

În funcție de modul în care atomii își formează configurația completă a ultimului strat, interacțiunile dintre ei (legăturile chimice) sunt diferite. Legăturile chimice cunoscute astăzi se clasifică astfel[88]:

  • Legături intramoleculare, care se stabilesc între atomii componenți ai unei combinații chimice. În cadrul acestor tipuri de legături sunt incluse:
  • Legătura ionică
  • Legătura covalentă
  • Legătura coordinativă
  • Legătura metalică
  • Legături intermoleculare, care se stabilesc între molecule deja formate. Dintre acestea, cele mai importante sunt:
  • Legătura de hidrogen
  • Legătura van der Waals

Conceptul de legătură chimică se referă la modul în care atomii se unesc pentru a forma molecule, fiind starea de echilibru între particulele încărcate pozitiv din nucleu și particulele negative care oscilează printre acestea[89]. Fiind mai mult decât niște simple stări de atracție și respingere, energiile și modul de distribuire caracterizează disponibilitatea unui electron de a se uni cu un alt atom.

Molecula de metan (CH4) contine atomul de C, care împarte electronii de valență cu alți patru atomi de H. Regula octetului este aplicată pentru carbon(8 electroni în ultimul strat), iar hidrogenul aplică regula duetului (2 electroni în ultimul strat)

Legăturile chimice pot fi covalente, ionice, de hidrogen sau de forță Van der Waals. Fiecare legătură are un anumit potențial atribuit, care crează interacțiunea chimică ce unește atomii în molecule sau cristale. În cazul multor compuși, teoria legăturii valente, modelul Perechilor de Electroni din Stratul de Valență (în engleză Valence Shell Electron Pair Repulsion model - VSEPR) și conceptul de număr de oxidare sunt folosite pentru explicarea structurii și compoziției moleculare.

Legătura ionică este formată atunci când un metal cedează unul sau mai mulți electroni, devenind un cation încărcat pozitiv, iar electronii sunt captați de către un nemetal, devenind un anion încărcat negativ. Cei doi ioni opuși se atrag, iar legătura ionică este forța electrostatică de atracție. De exemplu, sodiul (Na), un metal, cedează un electron pentru a deveni un cation de Na+, în timp ce clorul (Cl), nemetal, primește acest electron pentru a deveni Cl. Ionii sunt uniți datorită atracției electrostatice, iar compusul clorură de sodiu (sarea de bucătărie) este formată.

Intr-o legătură covalentă, unul sau mai mulți electroni de valență sunt împărțiți de 2 atomi: rezultatul atomic care este încărcat negativ este denumit moleculă. Atomii vor împărți electronii de valență în așa manieră încât configurația unui gaz nobil va fi formată pentru fiecare atom. Atomii care tind să se combine în această manieră (având nevoie de 8 electroni în stratul de valență) urmează regula octetului. Cu toate acestea, unele elemente precum hidrogenul sau litiul au nevoie doar de 2 electroni pentru a atinge configurația stabilă; aceste elemente urmează regula duetului, iar în această manieră vor avea configurația electronică a heliului, care are 2 electroni în stratul exterior.

În mod similar, teoriile fizicii clasice pot fi utilizate pentru a preconiza anumite structuri ionice. În cazul compușilor complecși, teoria legăturii de valență este mai puțin aplicată, fiind utilizate alternative precum teoria orbitalilor moleculari.

Reacție chimică[modificare | modificare sursă]

Atunci cand o substanta chimica este transformata ca si rezultat al interactiunii sale cu o alta substanta, se produce fenomenul numit "reactie chimica". O reactie chimica reprezinta conceptul de reactionare al unei substante in contact cu alta substanta, fie sub forma unui amestec sau a unei solutii, expunerea la o anumită formă de energie sau ambele. Transformările care sunt studiate în cadrul chimiei implică studiile interacțiunilor dintre substanțe într-un laborator specializat folosind diverse vase de laborator.[90]

During chemical reactions, bonds between atoms break and form, resulting in different substances with different properties. In a blast furnace, iron oxide, a compound, reacts with carbon monoxide to form iron, one of the chemical elements, and carbon dioxide.

Reactiile chimice pot conduce la formarea sau disocierea moleculara, adica rearanjarea atomica sau dezintegrarea moleculelor in scopul formarii a 2 sau mai multe molecule mici. Reactiile redox, disocierea, neutralizarea acid-baza si rearanjarea moleculara sunt unele dintre cele mai comune reactii chimice.

O reacție chimică este transformarea unor substanțe în una sau mai multe alte substanțe. Aceasta poate fi ilustrata in mod simbolic printr-o ecuatie chimice. In timp ce intr-o reactie chimica non-nucleara numarul si tipul atomilor de pe ambele parti ale ecuatiei este egal, intr-o reactie nucleara aceasta conditie se aplica doar particulelor nucleare (protoni si neutroni).[91] Natura reacțiilor chimice pe care o substanță le poate suferi și descărcările de energie ce pot surveni sunt definite prin anumite legi de bază, numite și legi chimice.

Secventele care pot fi urmate in momentul reorganizarii legaturilor chimie sunt denumite mecanisme de reactie, fiecare avand o viteza de reactie diferita. Many reaction intermediates with variable stability can thus be envisaged during the course of a reaction. Reaction mechanisms are proposed to explain the kinetics and the relative product mix of a reaction. Many physical chemists specialize in exploring and proposing the mechanisms of various chemical reactions. Several empirical rules, like the Woodward–Hoffmann rules often come in handy while proposing a mechanism for a chemical reaction.

Conform IUPAC, o reactie chimica este "a process that results in the interconversion of chemical species."[92] Accordingly, a chemical reaction may be an elementary reaction or a stepwise reaction. An additional caveat is made, in that this definition includes cases where the interconversion of conformers is experimentally observable. Such detectable chemical reactions normally involve sets of molecular entities as indicated by this definition, but it is often conceptually convenient to use the term also for changes involving single molecular entities (i.e. 'microscopic chemical events').

Energie[modificare | modificare sursă]

Energia este considerată a fi un atribut al unei substanțe rezultat din structura atomică, moleculară sau din structura unui agregat. Din moment ce o reacție chimică este urmată de un schimb în cadrul uneia dintre structuri, este în mod invariabil însoțită de un nivel scăzut (reacție exotermă) sau ridicat de energie (reacție endotermă) al acestora. O parte din această energie este transferată între mediu și reactanți sub forma căldurii sau luminii; în acest caz, unii produși de reacție pot avea mai multă sau mai puțină energie decât reactanții.

O reacție este considerată a fi exergonică dacă stadiul ei final este mai scăzut din punct de vedere energetic decât cea inițială; în cazul reactiei endergonice, se aplică reversul. O reacție este considerată a fi exotermică dacă se eliberează căldură în mediul înconjurător, iar reacția endotermică este cea care absoarbe căldura din mediu.

Reacțiile chimice sunt condiționate în mod invariabile de energia de activare; viteza de reacție la o anumită temperatură T este corelată cu energia de activare E, conform factorului lui Boltzmann e^{-E/kT} - probabilitatea ca o moleculă să aibă o energie mai mare sau egală cu E la o anumită temperatură T. Dependența exponențială a vitezei de reacție pe bază termică este numită ecuația Arrhenius.

Energia de activare necesară unei reacții chimice poate fi întâlnită sub forma căldurii, luminii, forței de natură eletrică sau forță mecanică sub forma ultrasunetelor.[93]

Conceptul înrudit de energie liberă, care incorporeaza consideratii entropice, este un instrument fezabil in prezicerea unei reactii si determinarea unei stari de echilibru al unei reactii chimice in chimia termodinamicii. O reactie este fezabila doar daca schimbul total al energiei libere Gibbs este negativ,  \Delta G \le 0 \,; daca este egal cu zero, reactia chimica atunci se afla in stare de echilibru.

Exista anumite stari de energie pentru electroni, atomi si moleule, insa acestea sunt limitate; acestea sunt determinate de reguli ale mecanicii cuantice, care necesita cuantificarea energiei unui sistem. Atomii/moleculele aflate intr-un stadiu energetic mai inalt sunt considerati a fi excitati. Atomii/moleculele unei substante, aflati in stare excitata, sunt multi mai reactivi.

Starea de agregare a unei substante este in mod invariabil determinata de energia ei si energia prezenta in mediu. Când forțele intermoleculare sunt atât de puternice încât energia din mediu nu poate să depășească acele forțe, o substanță poate fi întâlnită într-o stare de agregare mult mai stabilă, precum cea de lichid sau solid (exemplul apei, lichid la temperatura camerei datorită moleculelor stabilizate prin legături de hidrogen.[94] Acidul sulfhidric este un gaz la temperatura camerei si condiții standard de presiune, datorită moleculelor stabilizate prin interacțiuni mult mai slabe, de tip dipol-dipol.

Transferul de energie de la o substanta chimica la alta depinde de cantitatea de energie cuanta emisa de aceasta. Totusi, energia termica este de regula transferata mai usor deoarece fononii responsabila pentru energia vibrationala si rotationala au un nivel energetic mai mic decat fotonii implicati in transferul electronic. Deoarece nivelurile energetice ale fononilor sunt mult mai apropiate decat cele ale fotonilor, caldura este transmisa mai usor intre substante, comparativ cu lumina sau alte forme de energie electronica. De exemplu, radiatia electromagnetica din spectrul ultravioletelor nu este transmisa la fel de eficient precum energia termica sau electrica.

Existenta unor niveluri energetice caracteristice pentru diferite substante chimice este folositoare in scopul identificarii lor prin analiza liniilor spectrale. Diverse tipuri de spectre sunt utilizate in cadrul spectroscopiei chimice, ex.infrarosu, microunde, NMR, ESR, etc. Spectroscopia este de asemenea folosita pentru identificarea compozitiei - precum stelele si galaxiile indepartate - prin analiza spectrului de radiatie.

Emission spectrum of iron

Termenul de energie chimica este de asemenea utilizat pentru a indica potentialul unei substante chimice de a suferi anumite transformari printr-o reactie chimica sau de a transforma alte substante chimice.

Redox[modificare | modificare sursă]

Oxido-reducerea (sau redox) este o reacție ce are loc cu transfer de electroni între speciile atomice.[95] Substanțele ce prezintă proprietatea de a oxida alte substanțe se numesc agenți oxidanți sau simplu, oxidanți. Acestea îndepărtează electroni din alte substanțe. În mod similar, substanțele ce prezintă proprietatea de a reduce alte substanțe se numesc agenți reducători, sau simplu, reducători. Aceștia transferă electroni unei alte specii chimice. Oxidarea reprezintă cedare de electroni, iar reducerea decurge cu acceptare de electroni.[96] Reacțiile redox au loc cu schimbarea numărului de oxidare a speciilor chimice implicate. Astfel, oxidarea decurge cu creșterea acestuia, iar reducerea are loc cu scăderea lui.[97]

Aciditate si bazicitate[modificare | modificare sursă]

O substanță poate fi deseori clasificată ca un acid sau o bază. Acest lucru este făcut de multe ori pe baza unui anumit tip de reacție, și anume la schimbul de protoni dintre compuși chimici. Conform teoriei protolitice a lui Brönstead si Lowri, acizii sunt specii chimice care cedează protoni, iar bazele sunt specii chimice care acceptă protoni. Cu toate acestea, o extensie a acestui mod de clasificare a fost facută de chimistul american, Gilbert Newton Lewis; în acest mod de clasificare reacțiile nu sunt limitate la cele care au loc într-o soluție apoasă, astfel, nu mai este limitată la soluții în apă. În conformitate cu conceptul lui Lewis, de o importanță crucială sunt schimburile de electroni.

Când bromura de hidrogen (HBr), este dizolvată în apă, formează acidul hidrobromic

O a treia teorie comună este legea acid-bază a lui Lewis, bazată pe formarea legăturilor chimice noi. Această teorie explică faptul că un acid este o substanță capabilă să accepte o pereche de electroni, în timp ce o bază este o substanță care poate ceda o pereche de electroni, în scopul formării unei noi legături chimice. Conform acestei teorii, elemente cruciale ale acestor schimburi este sarcina electrică.[98]Format:Unreliable source? Exista câteva moduri prin care o substanță poate fi clasificată ca un acid sau o bază, fapt evidențiat prin istoricul acestor concepte.[99]

Tăria acizilor este măsurată, de regulă, prin 2 metode. Una din ele, bazată pe scala de definire a acidității lui Arrhenius, este pH-ul, care este unitatea de măsură a concentrației ionului de hidroniu într-o soluție, fiind exprimată pe o scală logaritmică negativă. Astfel, soluțiile care au un pH scăzut au o concentrație mare de ion de hidroniu, fiind considerate a fi mult mai acide. Cealaltă măsurătoare, bazată pe definirea lui Brønsted–Lowry, este constanta disocierii acide (Ka), care măsoară abilitatea relativă a unei substanțe de a acționa ca un acid; substantele cu constanta de aciditate mai mare sunt mult mai predispuse să cedeze ioni de hidrogen în cadrul reacțiilor chimice decât cele cu valori scăzute ale constantei.

Echilibru chimic[modificare | modificare sursă]

Cu toate că termenul de echilibru este folosit in cadrul științelor, în contextul chimic, echilibrul apare atunci când un număr diferit de stări de agregare ale compoziției chimice sunt posibile (de exemplu, într-un amestec de compuși chimici ce pot reacționa unii cu alții sau atunci când o substanță poate fi prezentă în mai mult de o stare de agregare).

Un sistem de substanțe chimice aflate la echilibru, cu toate că prezintă o compoziție neschimbătoare, nu este static; moleculele substanțelor continuă să reacționeze unele cu celelalte, dând naștere astfel unui echilibru dinamic. Prin aceasta, conceptul descrie starea în care parametrii precum compoziția chimică rămâne neschimbată în decursul timpului.

Legi fundamentale ale chimiei[modificare | modificare sursă]

Reacțiile chimice sunt determinate de anumite legi, care au devenit concepte fundamentale în chimie. Unele dintre aceste legi sunt:

Sistemul Internațional de Unități[modificare | modificare sursă]

Sistemul Internațional de Unități (pe scurt Sistemul Internațional) este un sistem de unități de măsură și este forma modernă a sistemului metric (MKS). Abrevierea în toate limbile este SI (potrivit prescurtării franceze: Système international d'unités), indiferent de cum se numește sistemul într-o anumită limbă.

Sistemul internațional conține șapte unități fundamentale: metrul, kilogramul, secunda, amperul, kelvinul, molul și candela. Aceste unități sunt neredundante din punct de vedere al domeniilor mărimilor fizice măsurate. Din cele șapte unități de măsură fundamentale se pot deriva un număr nelimitat de unități derivate, care pot acoperi tot domeniul fenomenelor fizice cunoscute. Unitățile SI derivate sunt coerente, adică la derivarea lor nu trebuie folosit niciun factor de scară. Unitățile SI pot fi folosite și împreună cu unități ale altor sisteme, însă se pierde principalul avantaj, coerența.

Sistemul International de Unitati reprezinta o conventie aplicata exclusiv in toate laboratoarele de chimie din lume[100].

Aplicații practice[modificare | modificare sursă]

Subdiscipline[modificare | modificare sursă]

Ca orice alt obiect de studiu major, chimia este împărțită în câteva subdisciplie:[101]

  • Chimie organică este ramura chimiei care se ocupă cu studiul structurii, proprietăților, reacțiilor de sinteză sau de descompunere a compușilor organici. Compușii organici sunt substanțe alcătuite în principal din carbon și hidrogen, dar pot conține și oxigen, azot, sulf, fosfor sau bor, precum și restul elementelor, dar în cantități mult mai mici.
  • Chimie anorganică este o ramură a chimiei, ce studiază proprietățile elementelor chimice și compușii formați de acestea. Interpretarea compușilor anorganici se face cel mai bine prin modele calitative ale mecanicii cuantice. Nu există o distincție clară între disciplina organică și anorganică, fiind întrepătrunse în cadrul chimiei organometalice.
  • Chimie analitică reprezintă disciplina științifică ce dezvoltă și aplică metode, instrumente și strategii în scopul obținerii de informații cu privire la compoziția și natura elementelor.
  • Chimie fizică este ramură a chimiei care se ocupă cu studierea fenomenelor macroscopice, atomice, subatomice și particulare în sistemele chimice, în ceea ce privește legile fizice. Chimie fizică adesea folosește concepte din fizică precum mișcarea, energie, forță, timp, termodinamică, chimie cuantică, mecanică statistică, și dinamică.[102]
  • Electrochimie reprezintă un domeniu de intereferență dintre chimie și studiul electricității, care studiază reacțiile electrochimice și aplicațiile acestora: electroliza, coroziunea, acumulatorii electrici, bateriile, procedeele electrochimice de acoperire metalică. Cel mai important procedeu care este studiat de electrochimie este electroliza, ce reprezintă o reacție chimică ce are loc la trecerea curentului electric.
  • Biochimie este știința care studiază chimia vieții. Considerată multă vreme o ramură interdisciplinară aflată la granița între chimie și biologie, biochimia s-a dezvoltat în special în ultimele decenii ca o disciplină de sine stătătoare, abordând subiecte ca structura chimică a substanțelor din care sunt formate organismele, interacțiunile între aceste substanțe și transformările metabolice pe care acestea le suferă in vivo. În mare, se poate considera că biochimia are două ramuri: biochimia metabolismelor și biochimia structurală.
  • Chimie teoretică este o ramură a chimiei ce se folosește de legile fizicii pentru a explica și prezice proprietățile diferitelor substanțe.
  • Chimia materialelor este reprezentată de prepararea, caracterizarea și intelegerea substantelor folositoare. Principalele obiecte de studiu sunt chimia stărilor de agregare (solide, lichide, polimeri) și procesele ce au loc intre stari de agregare diferite.
  • Neurochimie o ramură a neurologiei, ce se ocupă cu studierea naturii și funcțiilor neurotransmițătorilor și cu efectul pe care substanțele chimice îl au asupra celulelor nervoase.
  • Chimie nucleară este o ramură a chimiei care studiază radioactivitatea, procesele nucleare și proprietățile nucleare ale compușilor. Altfel spus, este studiul chimiei elementelor radioactive, sum sunt actinidele radiu și radon, împreună cu studiul implicării chimiei în echipamentul necesar realizării proceselor nucleare.

Alte discipline din cadrul chimiei sunt grupate în funcție de tipul materiei studiat sau de tipul studiului. Chimia anorganică studiază materia anorganică, chimia organică studiază materia organică bazată pe carbon, biochimia studiază substanțele chimice prezente în organismele biologice, chimia fizică studiază procesele chimice prin intermediul conceptelor precum termodinamica și mecanica cuantică, iar chimia analitică utilizează analiza mostrelor pentru înțelegerea compoziției și structurii chimice.

Alte domenii includ agrochimie, astrochimie (and cosmochimie), chimia atmosferică, inginerie chimică, Biologie chimică, Chemo-informatica, electrochimie, chimia mediului, Femtochimia, Chimia aromelor, Chimia fluxului, geochimie, Chimia ecologica, Histochimia, Istoria chimiei, chimia hidrogenarii, Imunochimia, Chimia marina, Stiinta materialelor, Chimie matematica, Mecanochimia, Chimie medicinala, Biologie moleculara, Mecanica moleculara, Nanotehnologie, Chimia produselor naturale, Oenologie, Chimie organometalică, petrochimie, farmacologie, fotochimie, Chimie organica fizica, Fitochimie, Chimia polimerilor, radiochimie, Chimia solidelor, sonochimie, Chimie supramoleculară, termochimie, și multe altele.

Industria chimică[modificare | modificare sursă]

Industria chimică a început să se dezvolte in perioada postbelică, datorită numeroaselor inovații care apăruseră între 1935-1955, fiind în concordanță cu creșterea cererilor mondiale în diverse sectoare chimice[103]. Industria chimică este caracterizată de importanța sa aplicată, fiind întâlnită în cadrul organizării și managementului unei companii, economiei tehnice, inginerie chimică și controlul mediului[104]. Scopul industriei chimice este de a prelucra materii prime precum sărurile, petrolul și calcarul spre transformarea lor într-o gamă largă de produse care au ca scop îmbunătățirea vieții și stilului de viață[105].

Prima jumătate a sec.XIX-lea[modificare | modificare sursă]

Descoperiri științifice între 1850-1914[modificare | modificare sursă]

Perioada interbelică (1914-1945)[modificare | modificare sursă]

Consecințe[modificare | modificare sursă]

1973[modificare | modificare sursă]

Anii 90[modificare | modificare sursă]

Industria mileniului III[modificare | modificare sursă]

Societăți profesionale[modificare | modificare sursă]

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ The Esoteric Codex: Hermeticism I, de Mark Rogers, pagina 39
  2. ^ What is Chemistry?”. Chemweb.ucc.ie. http://chemweb.ucc.ie/what_is_chemistry.htm. Accesat la 12 iunie 2011. 
  3. ^ Chemistry. (n.d.). Merriam-Webster's Medical Dictionary. Retrieved August 19, 2007.
  4. ^ Theodore L. Brown, H. Eugene Lemay, Bruce Edward Bursten, H. Lemay. Chemistry: The Central Science. Prentice Hall; 8 edition (1999). ISBN 0-13-010310-1. Pages 3-4.
  5. ^ Wiley-VCH, 2001. ISBN 3-527-30271-9. Paginile 1-2.
  6. ^ Dictionary of the History of Ideas: Alchemy
  7. ^ Theodore L. Brown, H. Eugene Lemay, Bruce Edward Bursten, H. Lemay. Chemistry: The Central Science. Prentice Hall; 8 edition (1999). ISBN 0-13-010310-1. Pages 3–4.
  8. ^ Chemistry occupyies an intermediate position in a hierarchy of the sciences by reductive level between physics and biology. Carsten Reinhardt. Chemical Sciences in the 20th Century: Bridging Boundaries. Wiley-VCH, 2001. ISBN 3-527-30271-9. Pages 1–2.
  9. ^ en Merriam-Webster's Medical Dictionary. „"Chimie" în dicționar. http://dictionary.reference.com/browse/Chemistry. Accesat la 24 ianuarie 2009. 
  10. ^ Definiția în DEX a cuvântului chimie
  11. ^ a b A Philatelic Ramble Through Chemistry, de Edgar Heilbronner,Foil A. Miller, pagina 12
  12. ^ History of Alchemy”. Alchemy Lab. http://www.alchemylab.com/history_of_alchemy.htm. Accesat la 12 iunie 2011. 
  13. ^ Weekley, Ernest (1967). Etymological Dictionary of Modern English. New York: Dover Publications. ISBN 0-486-21873-2
  14. ^ a b "alchemy", entry in The Oxford English Dictionary, J. A. Simpson and E. S. C. Weiner, vol. 1, 2nd ed., 1989, ISBN 0-19-861213-3.
  15. ^ p. 854, "Arabic alchemy", Georges C. Anawati, pp. 853–885 in Encyclopedia of the history of Arabic science, eds. Roshdi Rashed and Régis Morelon, London: Routledge, 1996, vol. 3, ISBN 0-415-12412-3.
  16. ^ A Manual of Chemistry: Containing a Condensed View of the Present State of ..., de Lewis Caleb Beck, pagina 13
  17. ^ a b The Elixir of Immortality: A Modern-Day Alchemist’s Discovery of the ..., de Robert E. Cox, pagina 21
  18. ^ Popular Treatise on Chemistry. 1. Chemistry of Nature, pagina 18
  19. ^ Negoiu, Dumitru - Tratat de chimie anorganica vol. I | Robin Cruise Jr. - Academia.edu
  20. ^ Egyptian Magic: The Quest for Thoth's Book of Secrets, de Maarten J. Raven, pagina 175
  21. ^ The Gulistan: Or Rose Garden, De Saʻdī,James Ross,Ralph Waldo Emerson, pagina 74
  22. ^ Strathern, P. (2000). Mendeleyev’s Dream – the Quest for the Elements. New York: Berkley Books.
  23. ^ a b Philosophy of Chemistry: Growth of a New Discipline, editat de Eric Scerri,Lee McIntyre, pagina 108
  24. ^ Boyle, Robert (1661). The Sceptical Chymist. New York: Dover Publications, Inc. (reprint). ISBN 0486428257 
  25. ^ Glaser, Christopher (1663). Traite de la chymie. Paris  as found in: Kim, Mi Gyung (2003). Affinity, That Elusive Dream - A Genealogy of the Chemical Revolution. The MIT Press. ISBN 0-262-11273-6 
  26. ^ Distilling Knowledge: Alchemy, Chemistry, and the Scientific Revolution, De Bruce T. MORAN,Bruce T Moran, pagina 118
  27. ^ Chemistry and Medical Debate: Van Helmont to Boerhaave, de Allen G. Debus, pagina 217
  28. ^ Stahl, George, E. (1730). Philosophical Principles of Universal Chemistry. London 
  29. ^ Dumas, J. B. (1837). 'Affinite' (lecture notes), vii, pg 4. “Statique chimique”, Paris: Academie des Sciences
  30. ^ A Short History of Chemistry, de James Riddick Partington, pagina 234
  31. ^ Pauling, Linus (1947). General Chemistry. Dover Publications, Inc.. ISBN 0486656225 
  32. ^ Chang, Raymond (1998). Chemistry, 6th Ed.. New York: McGraw Hill. ISBN 0-07-115221-0 
  33. ^ The Future of Post-Human Chemistry: A Preface to a New Theory of Substances ..., de Peter Baofu, pagina 5
  34. ^ a b c The Basics of Chemistry, de Richard Myers, pagina 7
  35. ^ Chemistry: Notable Research and Discoveries, de Kyle Kirkland, pagina 183
  36. ^ http://www.newscientist.com/article/mg16121734.300-first-chemists.html First chemists], February 13, 1999, New Scientist
  37. ^ a b The Basics of Chemistry, de Richard Myers, pagina 8
  38. ^ Alchemy Timeline - Chemical Heritage Society
  39. ^ a b c d e The Basics of Chemistry, de Richard Myers, pagina 9
  40. ^ a b The Basics of Chemistry, de Richard Myers, pagina 10
  41. ^ Lucretius (50 BCE). „de Rerum Natura (On the Nature of Things)”. The Internet Classics Archive. Massachusetts Institute of Technology. http://classics.mit.edu/Carus/nature_things.html. Accesat la 9 ianuarie 2007. 
  42. ^ Simpson, David (29 June 2005). „Lucretius (c. 99 - c. 55 BCE)”. The Internet History of Philosophy. http://www.iep.utm.edu/l/lucretiu.htm. Accesat la 9 ianuarie 2007. 
  43. ^ Chemistry De Joan Solomon, pagina 15
  44. ^ The Story of Chemistry De N.C. Datta, pagina 23
  45. ^ Definiția cuvântului iatrochimie în DEX
  46. ^ A Philatelic Ramble Through Chemistry, de Edgar Heilbronner,Foil A. Miller, pagina 19
  47. ^ Francis Bacon and the Transformation of Early-Modern Philosophy, de Stephen Gaukroge, pagina 167
  48. ^ "Robert Boyle, Founder of Modern Chemistry" Harry Sootin (2011)
  49. ^ History - Robert Boyle (1627–1691)”. BBC. http://www.bbc.co.uk/history/historic_figures/boyle_robert.shtml. Accesat la 12 iunie 2011. 
  50. ^ Eagle, Cassandra T.; Jennifer Sloan (1998). „Marie Anne Paulze Lavoisier: The Mother of Modern Chemistry”. The Chemical Educator 3 (5): 1–18. doi:10.1007/s00897980249a. 
  51. ^ Mi Gyung Kim (2003). Affinity, that Elusive Dream: A Genealogy of the Chemical Revolution. MIT Press. p. 440. ISBN 0-262-11273-6 
  52. ^ Chemistry 412 course notes. „A Brief History of the Development of Periodic Table”. Western Oregon University. https://www.wou.edu/las/physci/ch412/perhist.htm. Accesat la 20 iulie 2015. 
  53. ^ Note: "...it is surely true that had Mendeleev never lived modern chemists would be using a Periodic Table" and Dmitri Mendeleev”. Royal Society of Chemistry. http://www.rsc.org/education/teachers/resources/periodictable/pre16/develop/mendeleev.htm. Accesat la 18 iulie 2015. 
  54. ^ Davy, Humphry (1808). „On some new Phenomena of Chemical Changes produced by Electricity, particularly the Decomposition of the fixed Alkalies, and the Exhibition of the new Substances, which constitute their Bases”. Philosophical Transactions of the Royal Society (Royal Society of London.) 98 (0): 1–45. doi:10.1098/rstl.1808.0001. https://books.google.com/?id=Kg9GAAAAMAAJ. 
  55. ^ Winter, Mark. „WebElements: the periodic table on the web”. The University of Sheffield. Există o versiune arhivată la 4 ianuarie 2014. https://web.archive.org/web/20140104110225/http://webelements.com/. Accesat la 27 ianuarie 2014. 
  56. ^ Julius Lothar Meyer and Dmitri Ivanovich Mendeleev”. Chemical Heritage Foundation. http://www.chemheritage.org/discover/online-resources/chemistry-in-history/themes/the-path-to-the-periodic-table/meyer-and-mendeleev.aspx. Accesat la 18 iulie 2015. 
  57. ^ "What makes these family likenesses among the elements? In the 1860s everyone was scratching their heads about that, and several scientists moved towards rather similar answers. The man who solved the problem most triumphantly was a young Russian called Dmitri Ivanovich Mendeleev, who visited the salt mine at Wieliczka in 1859." Bronowski, Jacob (1973). The Ascent of Man. Little, Brown and Company. p. 322. ISBN 0-316-10930-4 
  58. ^ Ihde, Aaron John (1984). The Development of Modern Chemistry. Courier Dover Publications. p. 164. ISBN 0-486-64235-6 
  59. ^ Chemistry”. Chemistry2011.org. http://www.chemistry2011.org. Accesat la 10 martie 2012. 
  60. ^ chemical bonding”. Britannica. Encyclopædia Britannica. http://www.britannica.com/EBchecked/topic/684121/chemical-bonding/43383/The-quantum-mechanical-model. Accesat la 1 noiembrie 2012. 
  61. ^ Matter: Atoms from Democritus to Dalton by Anthony Carpi, Ph.D.
  62. ^ IUPAC Gold Book Definition
  63. ^ California Occupational Guide Number 22: Chemists”. Calmis.ca.gov. 29 octombrie 1999. http://www.calmis.ca.gov/file/occguide/CHEMIST.HTM. Accesat la 12 iunie 2011. 
  64. ^ General Chemistry Online - Companion Notes: Matter”. Antoine.frostburg.edu. http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/matter/. Accesat la 12 iunie 2011. 
  65. ^ General Chemistry, de Linus Pauling, pagina 1
  66. ^ a b Chemistry, Grades 6 - 12: Physical and Chemical Changes in Matter, de Barbara R. Sandall, Ed.D., pagina 21
  67. ^ Armstrong, James (2012). General, Organic, and Biochemistry: An Applied Approach. Brooks/Cole. p. 48. ISBN 978-0-534-49349-3 
  68. ^ General Chemistry, de Linus Pauling, pagina 7
  69. ^ General Chemistry, de Linus Pauling, pagina 2
  70. ^ General Chemistry, de Linus Pauling, pagina 3
  71. ^ General Chemistry, de Linus Pauling, pagina 18
  72. ^ Curs de chimie generala, Anca Mihaly Cozmuta, Leonard Mihaly Cozmuta, pagina 8
  73. ^ a b c Essentials of Inorganic Chemistry: For Students of Pharmacy, Pharmaceutical ..., de Katja A. Strohfeldt, pagina 3
  74. ^ Burrows et al. 2008, p. 13.
  75. ^ a b Housecroft & Sharpe 2008, p. 2.
  76. ^ Burrows et al. 2009, p. 110.
  77. ^ Burrows et al. 2008, p. 12.
  78. ^ IUPAC Nomenclature of Organic Chemistry”. Acdlabs.com. http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/. Accesat la 12 iunie 2011. 
  79. ^ IUPAC Provisional Recommendations for the Nomenclature of Inorganic Chemistry (2004) [1]
  80. ^ Hill, J.W.; Petrucci, R.H.; McCreary, T.W.; Perry, S.S. (2005). General Chemistry (ed. 4th). Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Prentice Hall. p. 37 
  81. ^ M. M. Avedesian; Hugh Baker. Magnesium and Magnesium Alloys. ASM International. p. 59 
  82. ^ a b General Chemistry, de Linus Pauling, pagina 11
  83. ^ Chemistry: An Industry-Based Introduction with CD-ROM, de John Kenkel,Paul B. Kelter,David S. Hage, pagina 4
  84. ^ General Chemistry, De Linus Pauling, pagina 12
  85. ^ Official SI Unit definitions”. Bipm.org. http://www.bipm.org/en/si/base_units/. Accesat la 12 iunie 2011. 
  86. ^ Burrows et al. 2008, p. 16.
  87. ^ Atkins & de Paula 2009, p. 9.
  88. ^ Curs de chimie generala, Anca Mihaly Cozmuta, Leonard Mihaly Cozmuta, pagina 25
  89. ^ Visionlearning. „Chemical Bonding by Anthony Carpi, Ph”. visionlearning. http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=55. Accesat la 12 iunie 2011. 
  90. ^ IUPAC Gold Book Definition
  91. ^ Chemical Reaction Equation- IUPAC Goldbook
  92. ^ Gold Book Chemical Reaction IUPAC Goldbook
  93. ^ Reilly, Michael. (2007). Mechanical force induces chemical reaction, NewScientist.com news service, Reilly
  94. ^ Changing States of Matter - Chemforkids.com
  95. ^ en Redox Reactions. shodor.org. Accesat la data de 30 ianuarie 2009.
  96. ^ en DEFINITIONS OF OXIDATION AND REDUCTION (REDOX). chemguide.co.uk. Accesat la data de 30 ianuarie 2009.
  97. ^ en Redox reaction and Equations. chemistry.co.nz. Accesat la data de 30 ianuarie 2009.
  98. ^ The Lewis Acid-Base Concept”. Apsidium. 19 mai 2003. Există o versiune arhivată la 27 mai 2008. //web.archive.org/web/20080527132328/http://www.apsidium.com/theory/lewis_acid.htm. Accesat la 31 iulie 2010. 
  99. ^ History of Acidity”. Bbc.co.uk. 27 mai 2004. http://www.bbc.co.uk/dna/h2g2/A708257. Accesat la 12 iunie 2011. 
  100. ^ Chemistry: An Industry-Based Introduction with CD-ROM, De John Kenkel,Paul B. Kelter,David S. Hage, pagina 174
  101. ^ W.G. Laidlaw; D.E. Ryan And Gary Horlick; H.C. Clark, Josef Takats, And Martin Cowie; R.U. Lemieux (10 decembrie 1986). „Chemistry Subdisciplines”. The Canadian Encyclopedia. http://www.thecanadianencyclopedia.com/index.cfm?PgNm=TCE&Params=A1ARTA0001555. Accesat la 12 iunie 2011. 
  102. ^ Herbst, Eric (12 mai 2005). „Chemistry of Star-Forming Regions”. Journal of Physical Chemistry A 109 (18): 4017–4029. doi:10.1021/jp050461c. PMID 16833724. 
  103. ^ Kent and Riegel's Handbook of Industrial Chemistry and Biotechnology, editat de James A. Kent, pagina 1
  104. ^ An Introduction to Industrial Chemistry, De C.A. Heaton, pagina 1
  105. ^ An Introduction to Industrial Chemistry, De C.A. Heaton, pagina 7

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

Commons
Wikimedia Commons conține materiale multimedia legate de chimie
  • Atkins, P.W. Galileo's Finger (Oxford University Press) ISBN 0-19-860941-8
  • Atkins, P.W. Atkins' Molecules (Cambridge University Press) ISBN 0-521-82397-8
  • Stwertka, A. A Guide to the Elements (Oxford University Press) ISBN 0-19-515027-9
  • Roșu (2008). Curs de Chimie generală, Universitatea din București.
  • Negoiu, Dumitru. Tratat de chimie anorganică. Vol. 1: Chimie generală. 1972, Ed. Didactică și Pedagogică