Окружающий мир материален. Материя бывает двух видов: вещество и поле. Объект химии – вещество (в том числе и влияние на вещество различных полей – звуковых, магнитных, электромагнитных и др.)

Вещество - все, что имеет массу покоя (т.е. характеризуется наличием массы тогда, когда не движется) . Так, хотя масса покоя одного электрона (масса не движущегося электрона) очень мала – около 10 -27 г, но даже один электрон – это вещество.

Вещество бывает в трех агрегатных состояниях – газообразном, жидком и твердом. Есть еще одно состояние вещества – плазма (например, плазма есть в грозовой и шаровой молнии), но в школьном курсе химию плазмы почти не рассматривают.

Вещества могут быть чистыми, очень чистыми (нужными, например, для создания волоконной оптики), могут содержать заметные количества примесей, могут быть смесями.

Все вещества состоят из мельчайших частиц – атомов. Вещества, состоящие из атомов одного вида (из атомов одного элемента), называют простыми (например, древесный уголь, кислород, азот, серебро и др.). Вещества, которые содержат связанные между собой атомы разных элементов, называют сложными.

Если в веществе (например, в воздухе) присутствуют два или большее число простых веществ, и их атомы не связаны между собой, то его называют не сложным, а смесью простых веществ. Число простых веществ сравнительно невелико (около пятисот), а число сложных веществ огромно. К настоящему времени известны десятки миллионов разных сложных веществ.

Химические превращения

Вещества способны вступать между собой во взаимодействие, причем возникают новые вещества. Такие превращения называют химическими . Например, простое вещество уголь взаимодействует (химики говорят – реагирует) с другим простым веществом – кислородом, в результате образуется сложное вещество – углекислый газ, в котором атомы углерода и кислорода связаны между собой. Такие превращения одних веществ в другие называют химическими. Химические превращения – это химические реакции. Так, при нагревании сахара на воздухе сложное сладкое вещество – сахароза (из которого состоит сахар) – превращается в простое вещество – уголь и сложное вещество – воду.

Химия изучает превращения одних веществ в другие. Задача химии – выяснить, с какими именно веществами может при данных условиях взаимодействовать (реагировать) то или иное вещество, что при этом образуется. Кроме того, важно выяснить, при каких именно условиях может протекать то или иное превращение и можно получить нужное вещество.

Физические свойства веществ

Каждое вещество характеризуется совокупностью физических и химических свойств. Физические свойства – это свойства, которые можно охарактеризовать с помощью физических приборов . Например, с помощью термометра можно определить температуру плавления и кипения воды. Физическими методами можно охарактеризовать способность вещества проводить электрический ток, определить плотность вещества, его твердость и т.д. При физических процессах вещества остаются неизменными по составу.

Физические свойства веществ подразделяют на счислимые (те, которые можно охарактеризовать с помощью тех или иных физических приборов числом, например, указанием плотности, температур плавления и кипения, растворимости в воде и др.) и несчислимые (те, которые охарактеризовать числом нельзя или очень трудно – такие, как цвет, запах, вкус и др.).

Химические свойства веществ

Химические свойства вещества – это совокупность сведений о том, с какими другими веществами и при каких условиях вступает в химические взаимодействия данное вещество . Важнейшая задача химии – выявление химических свойств веществ.

В химических превращениях участвуют мельчайшие частицы веществ – атомы. При химических превращениях из одних веществ образуются другие вещества, и исходные вещества исчезают, а вместо них образуются новые вещества (продукты реакции). А атомы при всех химических превращениях сохраняются . Происходит их перегруппировка, при химических превращениях старые связи между атомами разрушаются и возникают новые связи.

Химический элемент

Число различных веществ огромно (и у каждого из них своя совокупность физических и химических свойств). Атомов, отличающихся друг от друга по важнейшим характеристикам, в окружающем нас материальном мире сравнительно невелико – около ста. Каждому виду атомов отвечает свой химический элемент. Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковыми или близкими характеристиками . В природе встречается около 90 различных химических элементов. К настоящему времени физики научились создавать новые, отсутствующие на Земле виды атомов. Такие атомы (и, соответственно, такие химические элементы) называют искусственными (по-английски – man-made elements). Искусственно полученных элементов к настоящему времени синтезировано более двух десятков.

Каждый элемент имеет латинское название и одно- или двух-буквенный символ. В русскоязычной химической литературе нет четких правил произношения символов химических элементов. Одни произносят так: называют элемент по-русски (символы натрия, магния и др.), другие – по латинским буквам (символы углерода, фосфора, серы), третьи – как звучит название элемента по-латыни (железо, серебро, золото, ртуть). Символ элемента водорода Н у нас принято произносить так, как эту букву произносят по-французски.

Сравнение важнейших характеристик химических элементов и простых веществ приведено в таблице ниже. Одному элементу может отвечать несколько простых веществ (явление аллотропии: углерод, кислород и др.), а может – и одно (аргон и др. инертные газы).

Химическая промышленность - вид промышленности, в котором ключевое значение имеет переработка сырья химическими методами. Основными материалами, использующимися в этой отрасли, являются различное минеральное сырьё и нефть. Роль химической промышленности в современном мире очень велика. Благодаря ей люди могут пользоваться различными пластмассовыми и пластиковыми изделиями, а также другими продуктами переработки нефти. Кроме этого, отрасль даёт взрывчатые вещества, удобрения для сельскохозяйственных нужд, лекарственные препараты и так далее.

Развитие

Началом истории этой отрасли принято считать промышленный переворот, который произошёл в начале XVII века. До XVI века «наука о веществах» вообще развивалась очень медленно, но, как только люди научились применять эти знания в промышленности, многое изменилось. Самым первым продуктом химической промышленности стала серная кислота, которая и сейчас остаётся исключительно важным веществом и используется во многих сферах деятельности человека. В то время это соединение в основном использовалось в обработке руд металлов, необходимых для промышленной революции в большом количестве. Первые предприятия по выпуску серной кислоты были созданы в Англии, Франции и России.

Вторым этапом развития этой сферы стала необходимость массового выпуска кальцинированной соды. Это вещество было необходимо для обеспечения производства стекла и тканей.

На первом этапе самый большой вклад в развитие отрасли внесла Англия. С увеличением интереса к органической химии всё большее влияние на развитие этой науки оказывала Германия, чьи учёные до сих пор считаются одними из лучших специалистов в этой сфере. В начале XX века большая часть химических производств находилась именно в этой стране, что, по мнению некоторых аналитиков, обеспечило немецким лидерам уверенность в победе в Первой мировой войне из-за высокого качества взрывчатых веществ и перспективных исследований химического оружия. Кстати, впервые боевой отравляющий газ применили именно германские войска.

Отрасли химической промышленности

Сейчас актуальна как неорганическая, так и органическая химия, ежегодно совершается множество открытий в этих сферах. Наиболее перспективными разработками являются:

Переработка нефти.
Создание лекарственных препаратов.
Создание удобрений.
Создание полимеров и пластмасс.
Изучение проводниковых свойств веществ.

Над созданием идеального проводника учёные работают уже несколько десятилетий. В случае успеха человечество сможет использовать ресурсы планеты гораздо более эффективно.

Химическая промышленность в России

Нефтехимия

Нефтехимия - ключевая отрасль химической промышленности в России. Во многом это связано с исключительно важной ролью нефтеперерабатывающей промышленности в экономике страны. Учебные заведения ежегодно выпускают десятки тысяч специалистов-нефтехимиков. Государство также выделяет большие деньги на спонсирование исследований в этой области.

Ежегодный объём продаж всех нефтехимических производств составляет более 500 миллиардов рублей.

Производство аммиака

«Тольяттиазот» является одним из ведущих производителей аммиака в мире. С недавнего времени фирма выпускает более 3 миллионов тонн газа в год, это исключительно высокий показатель. По оценкам специалистов, доля этой компании в мировом производстве аммиака составляет от 8 до 10%, также предприятие занимается производством минеральных удобрений и занимает в этом секторе около 20% российского рынка.

Производство удобрений

Немаловажной частью отрасли является и производство удобрений. На территории России расположены очень крупные месторождения сырьевых ресурсов для этой отрасли. Производство ресурсов для создания химических удобрений также хорошо развито. Во времена СССР над повышением эффективности удобрений работали лучшие учёные, сделавшие немало фундаментальных открытий в этой области. Благодаря этому Россия является одним из важнейших экспортёров удобрений.

Фармакологическая промышленность

Производство лекарственных средств и их компонентов является очень перспективным направлением. В настоящее время эта отрасль не покрывает российских потребностей, а создание многих препаратов даже не налажено. Поэтому ежегодно иностранные инвесторы, включая крупные химические концерны, вкладывают средства на развитие этой отрасли. Тем не менее существенное увеличение объёмов производства и качества продукции, по оценкам аналитиков, произойдёт в лучшем случае через десять лет.

Химическая промышленность в мире

Наиболее развита химическая промышленность в Германии, Великобритании и США. То есть среди европейских стран наиболее продвинутыми обычно являются государства, которые внесли определённый вклад в развитие химии как науки. В случае с США это связано с благоприятными условиями для развития химии и фармакологии: хорошая экономическая обстановка, наличие больших сырьевых ресурсов и развитой транспортной системы, переманивание лучших специалистов из других стран.

В частности, в пятёрке концернов с наибольшей прибылью 2 компании из Германии, 2 из Великобритании и одна из США.

Основания (гидроксиды) – сложные вещества, молекулы которых в своём составе имеют одну или несколько гидрокси-групп OH. Чаще всего основания состоят из атома металла и группы OH. Например, NaOH – гидроксид натрия, Ca(OH) 2 – гидроксид кальция и др.

Существует основание – гидроксид аммония, в котором гидрокси-группа присоединена не к металлу, а к иону NH 4 + (катиону аммония). Гидроксид аммония образуется при растворении аммиака в воде (реакции присоединения воды к аммиаку):

NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (гидроксид аммония).

Валентность гирокси-группы – 1. Число гидроксильных групп в молекуле основания зависит от валентности металла и равно ей. Например, NaOH, LiOH, Al (OH) 3 , Ca(OH) 2 , Fe(OH) 3 и т.д.

Все основания – твёрдые вещества, которые имеют различную окраску. Некоторые основания хорошо растворимы в воде (NaOH, KOH и др.). Однако большинство из них в воде не растворяются.

Растворимые в воде основания называются щелочами. Растворы щелочей «мыльные», скользкие на ощупь и довольно едкие. К щелочам относят гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2 , Sr(OH) 2 , Ba(OH) 2 и др.). Остальные являются нерастворимыми.

Нерастворимые основания – это амфотерные гидроксиды, которые при взаимодействии с кислотами выступают как основания, а со щёлочью ведут себя, как кислоты.

Разные основания отличаются разной способностью отщеплять гидрокси-группы, поэтому признаку они делятся на сильные и слабые основания.

Сильные основания в водных растворах легко отдают свои гидрокси-группы, а слабые – нет.

Химические свойства оснований

Химические свойства оснований характеризуются отношением их к кислотам, ангидридам кислот и солям.

1. Действуют на индикаторы . Индикаторы меняют свою окраску в зависимости от взаимодействия с разными химическими веществами. В нейтральных растворах – они имеют одну окраску, в растворах кислот – другую. При взаимодействии с основаниями они меняют свою окраску: индикатор метиловый оранжевый окрашивается в жёлтый цвет, индикатор лакмус – в синий цвет, а фенолфталеин становится цвета фуксии.

2. Взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O.

3. Вступают в реакцию с кислотами, образуя соль и воду. Реакция взаимодействия основания с кислотой называется реакцией нейтрализации, так как после её окончания среда становится нейтральной:

2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O.

4. Реагируют с солями, образуя новые соль и основание:

2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4.

5. Способны при нагревании разлагаться на воду и основной оксид:

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O.

Остались вопросы? Хотите знать больше об основаниях?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Играет огромную роль в хозяйстве страны. В ней четко выделяются полупродуктовые производства, базовые, перерабатывающие. По ассортименту продукции эта отрасль уступает только . Химия обеспечивает промышленность и строительство новыми эффективными материалами, снабжает минеральными удобрениями, средствами защиты растений, способствует его интенсификации.

Химическая промышленность имеет сложный отраслевой состав.

Она включает: горно-химическую (добыча сырья - апатитов, фосфоритов, серы, каменных солей и др.) и основную химию (производство солей, кислот, щелочей, удобрений). А так же химию органического синтеза (производство полимеров) и переработку полимерных материалов (производство шин, изделий из пластмассы).

Химия использует отходы многих производств, поэтому важным фактором её размещения является комбинирование производства, особенно с металлургией. Возможности комбинирования и использования разнообразного сырья так велики, что предприятия можно строить практически повсеместно. Но ограничивающим фактором являются большая энерго- и водоемкость и отрицательное влияния на окружающую среду большинства химических производств.

Главные базы : Центральная (вокруг Москвы), Северо-Европейская (вокруг ), Урало-Поволжская, и Сибирская.

Химическая промышленность оказывает существенное влияние на природу.

С одной стороны, химическая промышленность обладает широкой сырьевой базой, позволяющей утилизировать отходы и активно использовать вторичное сырьё, что способствует более экономному расходованию природных ресурсов. Кроме того, она создает вещества, которые применяют для химической очистки воды, воздуха, защиты растений, восстановлению .

С другой стороны, она сама относится к числу наиболее «грязных» , воздействующих на все компоненты природной среды, что требует проведения регулярных природоохранных мероприятий.
Экологический фактор не только определяет размещение химических предприятий, но и обладает уникальными возможностями использования и переработки любых, даже самых ядовитых отходов. Однако всё значимее становится вопрос об утилизации продукции химических предприятий, тек как новые вещества и материалы, создаваемые ею практически не разлагаются.

Главные проблемы, стоящие перед отраслью - развитие производств новейших видов продукции тонкой химии (чистые вещества, реактивы), микробиологической промышленности, создание небольших производств, не оказывающих особого влияния на окружающую среду.

С начала времен люди интересовались составом, строением и взаимодействием всего, что их окружает. Эти знания объединены в единую науку - химию. В статье рассмотрим, что это такое, разделы химии и необходимость ее изучения.

и зачем ее изучать?

Химия является одной из нескольких областей естествознания, наукой о веществах. Она занимается изучением:

строения и состава веществ;
свойств элементов окружающего мира;
превращений веществ, которые зависят от их свойств;
изменения состава вещества в ходе химической реакции;
законов и закономерностей изменений веществ.

Химия рассматривает все элементы с точки зрения атомно-молекулярного состава. Она тесно связана с биологией и физикой. Также существует множество областей науки, которые являются пограничными, то есть изучаются, например, и химией, и физикой. К таковым относятся: биохимия, квантовая химия, химическая физика, геохимия, физическая химия и другие.

Основными разделами химии в литературе считаются:

Органическая химия.
Неорганическая химия.
Биохимия.
Физическая химия.
Аналитическая химия.

Органическая химия

Химию можно классифицировать по признаку изучаемых веществ на:

неорганическую;
органическую.

Первую область изучения рассмотрим в следующем пункте. Почему органическую химию выделили в отдельный раздел? Потому что она занимается исследованием соединений углерода и веществ, в состав которых он входит. На сегодня известно около 8 млн таких соединений.

Углерод может соединяться с большинством элементов, но чаще всего взаимодействует с:

кислородом;
углеродом;
азотом;
серой;
марганцем;
калием.

Также элемент отличается способностью образовывать длинные цепочки. Подобные связи обеспечивают многообразие органических соединений, которые важны для существования живого организма.

Цели и методы, которым следует предмет органической химии:

выделение отдельных индивидуальных и особенных веществ их растительных и живых организмов, а также из ископаемого сырья.
очистка и синтез ;
определение структуры вещества в природе;
изучение протекания химической реакции, ее механизмы, особенности, и результаты;
определение взаимосвязей и зависимостей между структурой органического вещества и его свойствами.

Разделы органической химии включают:

Неорганическая химия

Раздел неорганической химии занимается изучением состава, структуры и взаимодействий всех веществ, не содержащих углерод. На сегодня насчитывается более 400 тысяч неорганических веществ. Благодаря именно этому разделу науки обеспечивается создание материалов для современной техники.

Исследования и изучение веществ неорганической химии основывается на периодическом законе, а также периодической системе Д. И. Менделеева. Наука изучает:

простые вещества (металлы и неметаллы);
сложные вещества (оксиды, соли, кислоты, нитриты, гидриды и другие).

Задачи науки:

Физическая химия

Физическая химия является самым обширным разделом химии. Она занимается изучением общих законов и превращений веществ с помощью методов физики. Для этого применяются теоретические и экспериментальные из них.

Физическая химия включает знания о:

строении молекул;
химической термодинамике;
химической кинетике;
катализе.

Разделы физической химии следующие:

Аналитическая химия

Аналитическая химия - раздел химии, который развивает теоретическую базу химического анализа. Наука занимается разработкой методов идентификации, разделения, обнаружения и определения химических соединений и установлением химического состава материалов.

Аналитическую химию можно классифицировать в зависимости от решаемых задач на:

Качественный анализ - определяет, какие вещества находятся в образце, их форму и сущность.
Количественный анализ - определяет содержание (концентрацию) компонентов в исследуемом образце.

Если требуется проанализировать неизвестную пробу, то сначала применяется качественный анализ, а потом количественный. Они проводятся химическими, инструментальными и биологическими методами.

Биохимия

Биохимия - раздел химии, который исследует химический состав живых клеток и организмов, а также базовые их жизнедеятельности. Наука является достаточно молодой и находится на стыке биологии и химии.

Биохимия занимается исследованием таких соединений:

углеводы;
липиды;
белки;
нуклеиновые кислоты.

Разделы биохимии:

Химическая технология

Является разделом химии, который изучает экономичные и экологически обоснованные методы переработки природных материалов для их потребления и использования в производстве.

Наука подразделяется на:

Органическую химическую технологию, которая занимается переработкой горючих ископаемых, получением синтетических полимеров, лекарств и иных веществ.
Неорганическую химическую технологию, которая занимается переработкой минерального сырья (кроме металлической руды), получением кислот, минеральных удобрений и щелочей.

В химической технологии происходит множество процессов (периодических или непрерывных). Они разделяются на основные группы:

Протекание некоторых химических процессов и свойства отдельных веществ вызывают необычный интерес людей.

Вот некоторые из них:

Галлий. Это интересный материал, который имеет свойство плавиться при комнатной температуре. По виду похож на алюминий. Если ложку из галлия опустить в жидкость по температуре выше 28 градусов по Цельсию, то она расплавится и потеряет форму.
Молибден. Этот материал был обнаружен во время Первой мировой войны. Исследования его свойств показали высокую прочность вещества. Позднее из него была изготовлена легендарная пушка «Большая Берта». Ее ствол не деформировался от перегрева при стрельбе, что упростило использование орудия.
Вода. Известно, что вода в чистом виде H 2 O не встречается в природе. Благодаря своим свойствам, она впитывает все, что встречается на пути. Поэтому истинно чистую жидкость можно получить только в лаборатории.
Также известно еще одно особенное свойство воды - ее реакция на изменение окружающего мира. Исследования показали, что вода из одного источника при разных воздействиях (магнитном, при включенной музыке, рядом с людьми), меняет свою структуру.
Меркаптан. Это соединение сладкого, горького и кислого вкусов, которое было обнаружено после исследования грейпфрута. Установлено, что человек замечает этот вкус при концентрации 0,02 нг/л. То есть достаточно на объем воды в 100 тыс. тонн добавить 2 мг меркаптана.

Можно сказать, что химия - неотъемлемая часть научного знания человечества. Она интересна и многогранна. Именно благодаря химии люди имеют возможность пользоваться множеством предметов современного окружающего мира.

Открытие бизнеса