Химия виды: Сколько химий на свете?

Химическая связь — основные виды, типы и характеристики

Поможем понять и полюбить химию

Начать учиться

193.1K

Какая сила удерживает вместе атомы в молекуле вещества и почему они не разбегаются в разные стороны? Эта сила называется химической связью, школьники узнают о ней в 8 классе. Еще Ньютон предположил, что она имеет электростатическую природу, но подробнее в этом разобрались лишь в начале ХХ века. Сейчас расскажем, что такое химическая связь и какой она бывает.

Химическая связь и строение вещества

Все системы стремятся к равновесию и к уменьшению свободной энергии — так гласит один из постулатов химической термодинамики. Атомы, взаимодействующие в молекуле вещества, тоже подчиняются этому закону. Они стремятся образовать устойчивую конфигурацию — 8-электронную или 2-электронную внешнюю оболочку. Этот процесс взаимодействия называется химической связью, благодаря ему получаются молекулы и молекулярные соединения.

Химическая связь — это взаимодействие между атомами в молекуле вещества, в ходе которого два электрона (по одному от каждого атома) образуют общую электронную пару либо электрон переходит от одного атома к другому.

Как понятно из определения химической связи, при взаимодействии двух атомов один из них может притянуть к себе внешние электроны другого. Эта способность называется электроотрицательностью (ЭО). Атом с более высокой электроотрицательностью (ЭО) при образовании химической связи с другим атомом может вызвать смещение к себе общей электронной пары.

Важно!

Существует несколько систем измерения ЭО, но пользоваться для расчетов можно любой из них. Для образования химической связи важно не конкретное значение ЭО, а разница между этими показателями у двух атомов.

Полезные подарки для родителей

В колесе фортуны — гарантированные призы, которые помогут наладить учебный процесс и выстроить отношения с ребёнком!

Механизм образования химической ковалентной связи

Существует два механизма взаимодействия атомов:

• обменный — предполагает выделение по одному внешнему электрону от каждого атома и соединение их в общую пару;

• донорно-акцепторный

  — происходит, когда один атом (донор) выделяет два электрона, а второй атом (акцептор) принимает их на свою свободную орбиталь.

Независимо от механизма химическая связь между атомами сопровождается выделением энергии. Чем выше ЭО атомов, т. е. их способность притягивать электроны, тем сильнее и этот энергетический всплеск.

Энергией связи называют ту энергию, которая выделяется при взаимодействии атомов. Она определяет прочность химической связи и по величине равна усилию, необходимому для ее разрыва.

Также на прочность влияют следующие показатели:

• Длина связи — расстояние между ядрами атомов. С уменьшением этого расстояния растет энергия связи и увеличивается ее прочность.

• Кратность связи — количество электронных пар, появившихся при взаимодействии атомов. Чем больше это число, тем выше энергия и, соответственно, прочность связи.

На примере химической связи в молекуле водорода посмотрим, как меняется энергия системы при сокращении расстояния между ядрами атомов. По мере сближения ядер электронные орбитали этих атомов начинают перекрывать друг друга, в итоге появляется общая молекулярная орбиталь. Неспаренные электроны через области перекрывания смещаются от одного атома в сторону другого, возникают общие электронные пары. Все это сопровождается нарастающим выделением энергии. Сближение происходит до тех пор, пока силу притяжения не компенсирует сила отталкивания одноименных зарядов.

Основные типы химических связей

Различают четыре вида связей в химии: ковалентную, ионную, металлическую и водородную. Но в чистом виде они встречаются редко, обычно имеет место наложение нескольких типов химических связей. Например, в молекуле фосфата аммония (NH₄)₃PO₄присутствует одновременно ионная связь между ионами и ковалентная связь внутри ионов.

Также отметим, что при образовании кристалла от типа связи между частицами зависит, какой будет кристаллическая решетка. Влияя на тип кристаллической решетки, химическая связь определяет и физические свойства вещества: твердость, летучесть, температуру плавления и т. д.

Основные характеристики химической связи:

• насыщенность — ограничение по количеству образуемых связей из-за конечного числа неспаренных электронов;

• полярность — неравномерная электронная плотность между атомами и смещение общей пары электронов к одному из них;

• направленность — ориентация связи в пространстве, расположение орбиталей атомов под определенным углом друг к другу.

Ковалентная связь

Как уже говорилось выше, этот тип связи имеет два механизма образования: обменный и донорно-акцепторный. При обменном механизме объединяются в пару свободные электроны двух атомов, а при донорно-акцепторном — пара электронов одного из атомов смещается к другому на его свободную орбиталь.

Ковалентная связь — это процесс взаимодействия между атомами с одинаковыми или близкими радиусами, при котором возникает общая электронная пара. Если эта пара принадлежит в равной мере обоим взаимодействующим атомам — это неполярная связь, а если она смещается к одному из них — это полярная связь.

Как вы помните, сила притяжения электронов определяется электроотрицательностью атома. Если у двух атомов она одинакова, между ними будет неполярная связь, а если один из атомов имеет большую ЭО — к нему сместится общая электронная пара и получится полярная химическая связь.

Важно!

В зависимости от того, сколько получилось электронных пар, химические связи могут быть одинарными, двойными или тройными.

Ковалентная неполярная связь образуется в молекулах простых веществ, неметаллов с одинаковой ЭО: Cl

2, O₂, N₂, F₂ и других.

Посмотрим на схему образования этой химической связи. У атомов водорода есть по одному внешнему электрону, которые и образуют общую пару.

Ковалентная полярная связь характерна для неметаллов с разным уровнем ЭО: HCl, NH₃,HBr, H₂O, H₂S и других.

Посмотрим схему такой связи в молекуле хлороводорода. У водорода имеется один свободный электрон, а у хлора — семь. Таким образом, всего есть два неспаренных электрона, которые соединяются в общую пару. Поскольку в данном случае ЭО выше у хлора, эта пара смещается к нему.

Другой пример — молекула сероводорода H₂S. В данном случае мы видим, что каждый атом водорода имеет по одной химической связи, в то время как атом серы — две.

Количество связей определяет валентность атома в конкретном соединении, поэтому валентность серы в сероводороде — II.

Число связей, которые могут быть у атома в молекуле вещества, называется валентностью.

Характеристики ковалентной связи:

• насыщена,
• направлена,
• имеет полярность.

Ионная связь

Как понятно из названия, данный тип связи основан на взаимном притяжении ионов с противоположными зарядами. Он возможен между веществами с большой разницей ЭО — металлом и неметаллом. Механизм таков: один из атомов отдает свои электроны другому атому и заряжается положительно. Второй атом принимает электроны на свободную орбиталь и получает отрицательный заряд.

В результате этого процесса образуются ионы.

Ионная связь — это такое взаимодействие между атомами в молекуле вещества, итогом которого становится образование и взаимное притяжение ионов.

Разноименно заряженные ионы стремятся друг к другу за счет кулоновского притяжения, которое одинаково направлено во все стороны. Благодаря этому притяжению образуются ионные кристаллы, в решетке которых заряды ионов чередуются. У каждого иона есть определенное количество ближайших соседей — оно называется координационным числом.

Обычно ионная связь появляется между атомами металла и неметалла в таких соединениях, как NaF, CaCl2, BaO, NaCl, MgF2, RbI и других. Ниже схема ионной связи в молекуле хлорида натрия.

Важно!

Все соли образованы с помощью ионных связей, поэтому в задачах, где нужно определить тип химической связи в веществах, в качестве подсказки можно использовать таблицу растворимости.

Характеристики ионной связи:

Ковалентная и ионная связь в целом похожи, и одну из них можно рассматривать, как крайнее выражение другой. Но все же между ними есть существенная разница. Сравним эти виды химических связей в таблице.

Ковалентная связь	Ионная связь
Характеризуется появлением электронных пар, принадлежащих обоим атомам.	Характеризуется появлением и взаимным притяжением ионов.
Общая пара электронов испытывает притяжение со стороны обоих ядер атомов.	Ионы с противоположными зарядами подвержены кулоновскому притяжению.
Имеет направленность и насыщенность.	Ненасыщенна и не имеет направленности.
Количество связей, образуемых атомом, называется валентностью.	Количество ближайших соседей атома называется координационным числом.
Образуется между неметаллами с одинаковой или не сильно отличающейся ЭО.	Образуется между металлами и неметаллами — веществами со значимо разной ЭО.

Металлическая связь

Отличительная особенность металлов в том, что их атомы имеют достаточно большие радиусы и легко отдают свои внешние электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы (катионы). В итоге получается кристаллическая решетка, в узлах которой находятся ионы, а вокруг беспорядочно перемещаются электроны проводимости, образуя «электронное облако» или «электронный газ».

Свободные электроны мигрируют от одного иона к другому, временно соединяясь с ними и снова отрываясь в свободное плавание. Этот механизм по своей природе имеет сходство с ковалентной связью, но взаимодействие происходит не между отдельными атомами, а в веществе.

Металлическая связь — это взаимодействие положительных ионов металлов и отрицательно заряженных электронов, которые являются частью «электронного облака», рассеянного по всему объему вещества.

Наличие такого «электронного облака», которое может прийти в направленное движение, обусловливает электропроводность металлов. Другие их качества — пластичность и ковкость, объясняются тем, что ионы в кристаллической решетке легко смещаются. Поэтому металл при ударном воздействии способен растягиваться, но не разрушаться.

Характеристики металлической связи:

• ненаправленность,

• делокализованный характер,

• многоэлектронность.

Металлическая связь присуща как простым веществам — таким как Na, Ba, Ag, Cu, так и сложным сплавам — например, AlCr₂, CuAl₁₁Fe₄, Ca₂Cu и другим.

Схема металлической связи:

M — металл,

n — число свободных внешних электронов.

К примеру, у железа в чистом виде на внешнем уровне есть два электрона, поэтому его схема металлической связи выглядит так:

Обобщим все полученные знания. Таблица ниже описывает кратко химические связи и строение вещества.

Водородная связь

Данный тип связи в химии стоит отдельно, поскольку он может быть как внутри молекулы, так и между молекулами. Как правило, у неорганических веществ эта связь происходит между молекулами.

Водородная связь образуется между молекулами, содержащими водород. Точнее, между атомами водорода в этих молекулах и атомами с большей ЭО в других молекулах вещества.

Объясним подробнее механизм этого вида химической связи. Есть молекулы А и В, содержащие водород. При этом в молекуле А есть электроотрицательные атомы, а в молекуле В водород имеет ковалентную полярную связь с другими электроотрицательными атомами. В этом случае между атомом водорода в молекуле В и электроотрицательным атомом в молекуле А образуется водородная связь.

Графически водородная связь обозначается тремя точками. Ниже приведена схема такого взаимодействия на примере молекул воды.

Важно!

В отдельных случаях водородная связь может образоваться внутри молекулы. Это характерно для органических веществ: многоатомных спиртов, углеводов, белковых соединений и т. д.

Характеристики водородной связи:

• насыщенная,

• направленная.

Кратко о химических связях

Итак, самое главное. Химической связью называют взаимодействие атомов, причиной которого является стремление системы приобрести устойчивое состояние. Во время взаимодействия свободные внешние электроны атомов объединяются в пары либо внешний электрон одного атома переходит к другому.

Образование химической связи сопровождается выделением энергии. Эта энергия растет с увеличением количества образованных электронных пар и с сокращением расстояния между ядрами атомов.

Основные виды химических связей: ковалентная (полярная и неполярная), ионная, металлическая и водородная. В отличие от всех остальных водородная ближе к молекулярным связям, поскольку может быть как внутри молекулы, так и между разными молекулами.

Как определить тип химической связи:

• Ковалентная полярная связь образуется в молекулах неметаллов между атомами со сходной ЭО.

• Ковалентная неполярная связь имеет место между атомами с разной ЭО.

• Ионная связь ведет к образованию и взаимному притяжению ионов. Она происходит между атомами металла и неметалла.

• Металлическая связь бывает только между атомами металлов. Это взаимодействие положительных ионов в кристаллической решетке и свободных отрицательных электронов. Масса рассеянных по всему объему свободных электронов представляет собой «электронное облако».

• Водородная связь появляется при условии, что есть атом с высокой ЭО и атом водорода, связанный с другой электроотрицательной частицей ковалентной связью.

Химическая связь и строение молекулы: типом химической связи определяется кристаллическая решетка вещества: ионная, металлическая, атомная или молекулярная.

Определить тип химической связи в 8 классе поможет таблица.

Состав вещества	Элементы в составе вещества	Химическая связь	Тип кристаллической решетки
Простой	Металл	Металлическая	Металлическая
	Неметалл с одинаковой ЭО	Ковалентная неполярная	Молекулярная или атомная
Сложный	Металл и неметалл	Ионная	Ионная
	Неметалл с разной ЭО	Ковалентная полярная	Молекулярная или атомная

Вопросы для самоподготовки

1. Какие структуры могут появляться в результате химической связи?

2. Назовите два основных механизма ковалентной связи.

3. В каком случае ковалентная связь будет полярной, а в каком — неполярной?

4. От чего зависит энергия химической связи? Назовите минимум 2 фактора.

5. Что определяет прочность химической связи?

6. Как определить вид химической связи, если нам известны элементы в составе вещества?

7. К какому виду кристаллической решетки приводит ковалентная связь между атомами?

8. Какие элементы взаимодействуют в молекуле вещества в ходе образования металлической связи?

9. О чем говорит количество связей, которые может образовывать один атом в молекуле вещества?

10. Назовите характеристики ионной связи.

11. В каких веществах из перечисленных имеет место ковалентная полярная связь: SrO, PBr₃, CsCl, P₄, NH₄NO₃?

12. Определите, в какую сторону смещается электронная пара в соединениях HCl, HBr, HI, HS, HP.

Яна Кононенко

К предыдущей статье

102.8K

Гидролиз

К следующей статье

Кристаллическая решетка

Получите план обучения, который поможет понять и полюбить химию

На вводном уроке с методистом

1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

2. Расскажем, как проходят занятия

3. Подберём курс

Химические реакции: типы, классификация, скорость, признаки

Часто мы даже не подозреваем, что на наших глазах идет химическая реакция, а нередко и сами являемся ее участниками. Разбираемся, что же такое химические реакции, каковы их типы, классификация, скорость и признаки

Игорь Геращенко

Автор КП

Анастасия Чистякова

Старший методист по естественно-научному направлению Домашней школы «ИнтернетУрок»

Без химических реакций была бы невозможна эволюция в природе. В открытом космосе встречаются в основном только атомы водорода (H) и гелия (He). Это объясняется отсутствием необходимых условий для прохождения химических реакций.

А вот на Земле ситуация в корне иная. Здесь химические элементы поражают своим разнообразием и могут вступать в различные взаимодействия. Богатство природного мира напрямую зависит от количества и качества химических реакций. Переход от неорганического вещества к живому стал возможен только благодаря химическим процессам. Да и сам человек представляет собой мини-фабрику, где идут не только простые, но и сложнейшие химические реакции по синтезу и расщеплению веществ. Эффективность этой живой «фабрики» поражает воображение.

Что такое химическая реакция

Химическая реакция – это процесс превращения одного или нескольких веществ в другие вещества, в результате чего происходит перераспределение электронов и ядер. Сами ядра атомов при этом не меняются:

H₂ + Cl₂ = 2HCl

Химические реакции нельзя путать с физическими процессами. В физических процессах вещества сохраняют свой состав, хотя могут образовывать смеси, изменять внешнюю форму либо агрегатное состояние. Так, превращение воды в пар или лед является физическим процессом, а не химической реакцией. Химическое взаимодействие, в результате которого образуется вода, описывается формулой:

2H₂ + O₂ = 2H₂O

Отличаются химические реакции и от ядерных реакций, в которых происходят изменения в ядрах атомов и образуются атомы новых элементов. В ходе химических процессов новые вещества получаются в результате изменений, происходящих в электронной оболочке атомов.

Типы химических реакций

Выделяют следующие типы химических реакций: реакции соединения, разложения, замещения и обмена.

Реакция соединения представляет собой образование одного сложного вещества в результате соединения двух или более веществ. Например:

Fe + S = FeS

В результате реакции разложения происходит распад одного сложного вещества на несколько простых.

CaCO3 = CaO + CO₂

Реакция замещения протекает между простыми и сложными веществами, при этом атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе.

Zn + 2HCL = ZnCl₂ + H₂

Реакция обмена возможна между двумя сложными веществами, в результате чего они обмениваются своими составными частями и образуются два новых сложных вещества.

MgO + h3SO₄ = MgSO₄ + H₂O

Коррозия представляет собой реакцию замещения. Фото: pixabay.com

Классификация химических реакций

Существует целый ряд признаков, по которым можно классифицировать химические реакции: по агрегатному состоянию, по изменению степеней окисления реагентов, по тепловому эффекту реакции, по направлению протекания, по наличию катализаторов.

По агрегатному состоянию (газообразному, жидкому, твердому) реагирующих веществ химические реакции подразделяются на гомогенные и гетерогенные. Гомогенные реакции протекают в одной фазе, например, в виде раствора:

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

Гетерогенные реакции осуществляются на границе раздела двух фаз. Например, твердое вещество и газ:

C + O₂ = CO₂

По изменению степеней окисления реагентов выделяют окислительно- восстановительные реакции. Окисление – это процесс отдачи электронов, что приводит к увеличению степени окисления. Восстановление – это присоединение электронов и уменьшение степени окисления. Элемент, отдающий электроны, называется восстановителем, а элемент, принимающий электроны, – окислителем. Например, в реакции Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu железо отдает два электрона и является восстановителем, а медь принимает два электрона и выступает в качестве окислителя.

По тепловому эффекту химические реакции делятся на экзотермические (сопровождающиеся выделением тепла +Q) и эндотермические (идущие с поглощением тепла -Q).

Яркий пример экзотермических реакций – процесс горения:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O +Q

К эндотермическим реакциям относятся реакции разложения:

CaCO₃ = CaO + CO₂ –Q

По направлению протекания химические реакции бывают обратимыми и необратимыми. Обратимые реакции одновременно протекают в двух противоположных направлениях: H₂ + I₂ = 2HI

Необратимые реакции идут только в одном направлении: 2Mg + O₂ = 2MgO

По наличию катализаторов (веществ, участвующих в реакции, изменяющих ее скорость, но остающихся неизменными после завершения реакции) химические реакции подразделяются на каталитические (протекающие в присутствии катализаторов) и некаталитические (идущие без катализаторов). В уравнениях каталитических реакций химическая формула катализатора записывается над знаком равенства или обратимости.

Скорость химических реакций

Скорость химической реакции показывает, как изменяется концентрация реагирующих веществ в единицу времени. Скорость реакции тем выше, чем больше количество реагирующих веществ и чем меньше время самой реакции. Данные процессы изучаются специальным разделом химии – химической кинетикой.

Скорость химических реакций зависит от следующих условий: наличие катализатора, степень измельченности реагирующих веществ, давление и температура, природа веществ, вступающих в реакцию, концентрация реагентов.

В соответствие с правилом Вант-Гофа в случае возрастания температуры на каждые 10 градусов по Цельсию скорость химической реакции увеличивается в 2-4 раза.

Признаки химических реакций

В результате химических реакций происходит превращение одних веществ в другие. При этом изменяются не только сами вещества, но и их свойства. Такие изменения и являются признаками химических реакций. К ним относятся:

• Яркое свечение и выделение или поглощение тепла
  

При горении магния выделяется много теплоты и излучается яркий свет.

• Выделение газа
  

При нагревании порошка малахита в пробирке образуется углекислый газ, вода и оксид меди CuO.

• Образование или растворение осадка
  

При сливании известковой воды и раствора соды образуется белый осадок, который может легко раствориться в уксусе.

• Изменение цвета и запаха
  

В процессе горения спички образуется специфический запах, кроме того, изменяется цвет пламени и выделяется тепло.

Реакция, протекающая при сгорании головки спички, — это один из наиболее бурных химических процессов. Фото: pixabay.com

Популярные вопросы и ответы

Отвечает Анастасия Чистякова, старший методист по естественно-научному направлению Домашней школы «ИнтернетУрок»

Какие факторы влияют на скорость химической реакции?

Скорость химической реакции зависит от целого ряда факторов.

1. Природа веществ, вступающих в химическую реакцию. Так, чем активнее металл, тем он быстрее окисляется и более бурно взаимодействует с водой. Знание природы реагирующих веществ позволяет предсказать скорость протекания химической реакции.

2. Концентрация реагентов. Чем выше их концентрация, тем больше скорость реакции, поскольку с увеличением концентрации возрастает количество столкновений молекул реагирующих веществ. Например, горение в чистом кислороде идет гораздо активнее, чем на воздухе, так как концентрация кислорода в воздушной среде в пять раз ниже.

3. Площадь поверхности реагирующих веществ. Чем эта площадь больше, тем выше скорость реакции. Твердые вещества поэтому измельчают, а жидкости – распыляют. К примеру, если кусок мрамора превратить в порошок, то его реакция с соляной кислотой намного ускорится.

4. Температура. Повышение температуры на каждый градус ведет к возрастанию скорости реакции. Это связано с увеличение числа активных молекул, имеющих повышенную энергию, способствующую вступлению веществ в химическую реакцию.

5. Давление. Оно оказывает существенное воздействие на скорость реакции в газообразном состоянии. При увеличении давления скорость реакции возрастает, что объясняется повышением концентрации молекул реагирующих веществ.

6. Катализатор. Скорость реакции увеличивается в присутствии специальных веществ – катализаторов. Они образуют промежуточные вещества, которые более активно реагируют между собой. При этом сам катализатор в процессе реакции не расходуется. Существуют также вещества, замедляющие процесс реакции (ингибиторы).

Какие химические реакции протекают в организме человека?

В организме человека постоянно идут различные химические реакции, которые по своей эффективности намного превосходят аналогичные процессы в лабораторных условиях. Этому способствуют особые вещества – ферменты, являющиеся биологическими катализаторами. В настоящее время известно несколько тысяч белков-ферментов, каждый из которых участвует в строго определенной химической реакции.

В организме человека происходит расщепление пищи, когда жиры и сахара превращаются в воду и углекислый газ. При этом высвобождается энергия, идущая на жизнеобеспечение организма. В процессе дыхания кислород превращается в углекислый газ. В ходе деления ДНК из одной молекулы образуются две.

Человеческий организм нуждается в минеральных веществах и витаминах, которые он не может получить непосредственно из пищи. В данном случае также необходимы химические реакции, которые способствуют образованию и усвоению этих веществ.

Какие химические реакции встречаются в природе?

В природе химические реакции происходят постоянно, однако их нельзя путать с физическими процессами. Если вода испаряется, она просто меняет свое агрегатное состояние, а молекулы воды остаются без изменения. А вот в процессе фотосинтеза в зеленом растении на свету осуществляется взаимодействие молекул воды с углекислым газом, в результате чего образуется глюкоза и выделяется кислород. Во время грозы идет химическая реакция образования озона из кислорода. Химические процессы связаны также с гниением органических веществ, прокисанием молока, брожением сахара. Появление ржавчины на металле – это еще одна химическая реакция. Когда в чайнике оседает накипь, мы и не подозреваем, что это то же самое химическое взаимодействие, которое приводит к возникновению сталактитов в пещере. И в том, и в другом случае образуется карбонат кальция.

Химические реакции

Познавательный и несложный тест позволит проверить ваши знания о химических реакциях.

Пройти тест

Изменяется агрегатное состояние вещества

Меняется форма вещества

Происходит перераспределение электронов и ядер

Дальше

Проверить

Узнать результат

Реакция возгорания

Реакция соединения

Реакция разложения

Дальше

Проверить

Узнать результат

Гомогенными

Агрегатными

Гетерогенными

Дальше

Проверить

Узнать результат

Изменяется степень окисления реагентов

Выделяется кислород

Образуется вода

Дальше

Проверить

Узнать результат

Реакция разложения

Реакция обмена

Реакция замещения

Дальше

Проверить

Узнать результат

Реакция соединения

Реакция обмена

Реакция замещения

Дальше

Проверить

Узнать результат

Изменение агрегатного состояния

Выделение газа

Изменение цвета и запаха

Дальше

Проверить

Узнать результат

Возможно, вам стоит перечитать статью, чтобы лучше разбираться в теме.

Пройти еще раз

Возможно, вам стоит перечитать статью, чтобы лучше разбираться в теме.

Пройти еще раз

Возможно, вам стоит перечитать статью, чтобы лучше разбираться в теме.

Пройти еще раз

Вы неплохо справились с заданиями. Но нет предела совершенству! Потренируйтесь еще!

Пройти еще раз

Вы неплохо справились с заданиями. Но нет предела совершенству! Потренируйтесь еще!

Пройти еще раз

Прекрасный результат! Вы с легкостью справились с тестом, несмотря на сложную тему.

Пройти еще раз

Фото на обложке: pexels.com

Что такое химия? | Ohio Wesleyan University

Химию можно описать по-разному, потому что она играет роль в нашем понимании мира природы с любой точки зрения. Ученые во всех областях используют химию и физические принципы, преподаваемые на курсах химии, даже если они не знают, что используют их. Материал, пережитый столь широким кругом людей, будет описан весьма разнообразным образом.

В более формальном смысле химия традиционно делится на пять основных поддисциплин: органическая химия, биохимия, неорганическая химия, аналитическая химия и физическая химия. Типы проблем, изучаемых в каждой дисциплине, разные, и навыки, необходимые практикующему химику в каждой дисциплине, разные. Однако в основе каждого из них лежит фундаментальное желание понять Вселенную на молекулярном уровне.

Ниже приведены некоторые описания каждой из дисциплин химии. Преподаватели надеются, что они помогут вам приблизиться к пониманию разнообразия проблем, которые исследуют химики.

Органическая химия

Органическая химия изучает углерод и его соединения, особенно углерод в сочетании с водородом, кислородом, азотом и часто с галогенами. Среднего химика-органика интересуют три основные темы: синтез, посредством которого химик пытается разработать методы получения конкретных представляющих интерес соединений, таких как новые кандидаты в лекарства; Механизм, который представляет собой изучение подробного потока электронов внутри и между молекулами, приводящего к определенному результату реакции; Спектроскопия, при которой химик изучает взаимодействие материала с электромагнитным излучением различных длин волн, чтобы определить его свойства и, в конечном итоге, его структуру.

Физическая химия

Область химии разнообразна. В любое время по всему миру люди, называемые химиками, создают новые молекулы, обеспечивают соблюдение законов окружающей среды, исследуют секреты звезд и происхождения жизни и обучают компьютеры предсказывать поведение материи. Причина, по которой все эти занятия можно назвать химией, двояка. Во-первых, всех химиков интересуют молекулы, основные строительные блоки всего сущего. Во-вторых, все химические занятия имеют набор общих основополагающих принципов. Это принципы квантовой механики, термодинамики, кинетики и статистической механики. Эти принципы объединяют наше понимание мира природы и делают различные явления частью одного целого. Эти объединяющие принципы составляют предмет физической химии.

Неорганическая химия

Органическую химию часто определяют как химию живого, а неорганическую химию определяют как химию неживого. Эти широкие обобщения открыли безграничные области для исследований, но они не совсем точны.

Неорганическая химия возникла из искусства и науки обращения с минералами и рудами. Такие вопросы, как превращение встречающихся в природе веществ, таких как кремень или кремень, в орудия труда или превращение металлических руд (многие из которых представляют собой оксиды металлов, карбонаты или сульфиды) в свободные металлы, изучались в эпоху среднего плейстоцена.

Современная неорганическая химия охватила такие области, как новые высокотемпературные сверхпроводники, металлокластерный катализ и металлоферментные процессы. Ни одно определение не может отразить множество разнообразных аспектов неорганической химии, открывающих бесконечные возможности для обучения.

Биохимия

Биохимия — это изучение химии живых систем. В самом прямом смысле биохимия включает в себя использование принципов общей химии, органической химии, неорганической химии, аналитической химии и физической химии, применяемых для понимания биологических систем. Мы изучаем, как живые организмы функционируют на молекулярном уровне, рассматривая основные молекулярные структуры, системы, реакции и другие химические и физические процессы, происходящие с этими системами. Но чтобы понять живую систему, мы должны затем изучить, как эти молекулы, системы и процессы неразрывно взаимосвязаны в сложной сети взаимодействий. Для этого мы изучаем структуры различных классов биомолекул (таких как белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты), как их структура влияет на их активность и как они взаимодействуют друг с другом в невероятно сложных и динамичных процессах.