Для чего используют достижения в области химии

Нередко учащимся 8 класса задают написать сочинение, сообщение, эссе, выполнить проект на тему «Химия в жизни человека»? Это неслучайно. Уже не одно столетие химия занимает важное место в жизни людей.

Лекарства, косметика, бытовая химия, многие пищевые добавки, вещи первой необходимости – все это получено с помощью химических веществ и их реакций. Роль этой науки большей частью положительна. И лишь бесконтрольное ее использование в отраслях потребительского рынка может нанести вред.

Роль химии в жизни человека

Химия – не только научно-теоретическая дисциплина. Это одна из самых применимых на практике наук. Ее открытиями пользуются промышленность, сфера услуг и просто любая семья.

Химия в быту

Каждая современная семья использует огромное количество средств бытовой химии – на кухне, в ванной, гостиной, спальне. Они помогают экономить время, сохранять здоровье, поддерживать чистоту, создавать красивый интерьер, выращивать растения, ухаживать за автомобилями.

Вот только некоторые из этих средств:

стиральные порошки, мыло;

пятновыводители, очистители, крема для обуви;

удобрения, вещества для защиты домашних растений от насекомых, болезней.

Так, при стирке активные вещества вступают в реакцию с грязью, в результате чего она как бы отталкивается от ткани. В хозяйственном мыле – это обычная щелочь природного происхождения, в порошках – синтетические ПАВ. Для создания красок тоже используют химию: едкий натр в гуаши, олифа – в масляных разновидностях.

Однако химия оставила свой след и в привычных операциях. Когда готовят пирог, то смешивают соду и лимонный сок. Происходит процесс растворения соды и выделения углекислого газа СО₂. Он пробивает себе выходы, и тесто поднимается.

Очистка металлической посуды от накипи с помощью лимонной кислоты производится в результате растворения твердых карбонатных пленок (накипи) в кислой среде.

Химия и человеческий организм

Человек – это сложная система, состоящая из различных элементов и органических веществ. Но требуется постоянное их пополнение. Кальций, калий, кислород, фосфор, аминокислоты – все это должно поступать в организм с едой.

Поэтому химические вещества или продукты с ними сопровождаются инструкциями, как обезопасить себя.

Пример: уксусную кислоту нельзя употреблять, не разбавив большим количеством воды. При работе с чистящими гелями, пастами, надо надевать перчатки. Нельзя употреблять слишком много соли из-за накопления натрия, ведущего к отекам.

Химия в промышленности

На химических реакциях основано большинство промышленных производств мира.

Так, благодаря промышленной химии, получают:

Источник

11 лучших примеров химических изменений в повседневной жизни

Химические изменения происходят в результате химических реакций. В ходе химической реакции происходит перегруппировка атомов, и реакция сопровождается изменением энергии, поскольку образуются новые вещества.

Хотя существуют сотни тысяч различных химических реакций, большинство из них имеют схожие свойства. Эти сходства позволяют нам разделить химические изменения на три широкие категории.

Чтобы объяснить этот процесс более подробно, мы перечислили несколько наиболее распространенных примеров химических изменений, которые вы видите в повседневной жизни.

11. Выпечка торта

Тип: неорганическое изменение

Когда вы печете пирог, его ингредиенты (мука, яйцо, сахар, пекарский порошок и т.д.) претерпевают химические изменения. Это происходит в процессе выпечки:

Поскольку этот процесс выпечки требует тепла, это эндотермическая реакция. Она не может быть обращена вспять, поскольку сахар и дрожжи создали новые вещества. Это означает, что после выпечки пирога вы не сможете разделить его на исходные компоненты (муку, яйца, сахар).

10. Сжигание природного газа

Тип: Органическое изменение

Тип: Неорганические изменения

Точнее, высокоэнергетические соединения, плотно упакованные внутри фейерверка, сгорают с кислородом воздуха и превращаются в другие соединения, выделяя при этом звук, тепло и газы (такие, как угарный газ, углекислый газ и азот).

8. Созревание плодов

Тип: Органическое изменение

Созревание связано с изменениями в составе (например, превращение крахмала в сахар). Это процесс, в результате которого плоды приобретают желаемый вкус, цвет, качество и другие характеристики. По характеру созревания фрукты можно разделить на две группы:

Поскольку созревание включает образование новых углеродсодержащих химикатов, которые приводят к изменению цвета и вкуса, можно смело назвать процесс созревания органическим химическим изменением.

7. Переваривание пищи

Тип: Органическое

Более конкретно, большие молекулы пищи редуцируются до субъединиц, которые достаточно малы для поглощения слизистой оболочкой пищеварительного тракта.

Это достигается с помощью различных ферментов (таких, как ферменты слюны, желудка, щеточной каймы и ферменты поджелудочной железы) посредством гидролиза.

6. Гальваническое покрытие металла

Тип: неорганическое изменение

В этом процессе раствор, содержащий ионы металлов, помещается в резервуар, а подложка, на которую наносится покрытие, подключается к электрической сети, чтобы сделать ее катодом. Ионы металла в растворе движутся к катоду, где они приобретают электроны и образуют металлическое покрытие.

Распространенная форма гальванического покрытия используется для производства монет. Например, американский пенни сделан из цинка, покрытого слоем гальванической меди.

5. Прокисание молока

Тип: Органическое изменение

Испорченное молоко кислое, с неприятным запахом и вкусом. Со временем оно становится комковатым и свертывается. В процессе скисания образуются новые молекулы, и этот процесс нельзя обратить вспять.

Сырое молоко содержит сахар лактозу. Если оставить молоко на несколько часов при комнатной температуре, содержащиеся в нем бактерии лактобактерии начинают превращать лактозу в молочную кислоту, которая имеет кислый вкус. Бактерии Lactobacillus часто встречаются в молоке, и они не причиняют никакого вреда.

Кислое молоко также получают путем добавления кислоты (с добавлением или без добавления микробных организмов). Такое молоко называется подкисленным. По вкусу оно отличается от молока, полученного путем бактериальной ферментации, поскольку кислоты, добавляемые в процессе промышленного производства, имеют другой вкус, чем молочная кислота.

4. Смешивание кислоты с основанием

Тип: Неорганическое изменение

Например, в результате реакции между соляной кислотой (сильная кислота) и гидроксидом натрия (сильное основание) образуется хлорид натрия (поваренная соль).

HCl + NaOH → NaCl + H2O + тепло

В таких реакциях катион H(+) кислоты соединяется с анионом OH(-) основания, образуя соль и воду.

В некоторых реакциях образуются газы. Например, если смешать уксус (слабую кислоту) с пищевой содой (слабым основанием), то вместе с ацетатом натрия (солью) образуется углекислый газ.

3. Ржавое железо

Тип: Неорганическое изменение

Этот процесс также является хорошим примером коррозии, когда металлические поверхности разлагаются на более химически устойчивые оксиды.

2. Варка яйца

Тип: Неорганические изменения

Сырые яйца содержат сложные сети белка и воды. На каждую молекулу белка приходится почти тысяча молекул воды.

Молекулы белка относительно велики и содержат сотни аминокислот, связанных между собой в длинные цепочки. Цепочки складываются в компактные шарики, которые удерживаются вместе слабыми химическими связями (нековалентными).

Когда вы нагреваете яйца, их молекулы движутся быстрее и сталкиваются. При повышении температуры скорость столкновения увеличивается. Слабые связи (которые удерживают цепочки аминокислот) начинают разрываться, и белки яйца разворачиваются. В конце концов, белковые нити запутываются в трехмерную паутину.

В вареном яйце теперь содержится вода, которая диспергируется в белковой паутине, так что она больше не может сливаться воедино. В результате жидкое яйцо превращается в полутвердое.

По сути, вы изменили химические вещества, из которых состоит яйцо, применив тепло. Это необратимое изменение, а значит, вареное яйцо нельзя превратить обратно в сырое.

1. Фотосинтез

Тип: Биохимическое изменение

Растения являются основными продуцентами, которые составляют основу нашей экосистемы и подпитывают следующие трофические уровни. Они используют фотосинтез для преобразования солнечного света, воды, углекислого газа в кислород и простой сахар.

Поскольку для фотосинтеза требуется внешняя энергия (солнечный свет), чтобы привести в движение химические изменения, это эндотермическая реакция. Этот процесс не только используется растениями для получения пищи и роста, но и оказывает огромное влияние на нашу атмосферу и океаны, поскольку поглощает углекислый газ и производит кислород.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между химическим изменением и физическим изменением?

Физическое изменение влияет на форму вещества. Он включает в себя изменения таких свойств, как прочность, долговечность, температура плавления, форма кристаллов, объем, плотность, форма, размер, цвет и текстура. Хорошим примером может служить закалка стали для изготовления лезвия ножа.

Химическое изменение, с другой стороны, включает в себя изменения в составе вещества. Оно происходит, когда различные вещества соединяются, образуя новые вещества с новыми свойствами. Эти химические реакции необратимы и сопровождаются изменением энергии.

Как определить химическое изменение?

Не всегда легко определить, произошло ли химическое изменение (в отличие от физического). Однако можно обратить внимание на такие признаки, как:

Какое вещество не может быть изменено обычными химическими реакциями?

Источник

Современный этап развития химии, ее основные достижения

Развитие химии как науки, ее взаимосвязь с другими дисциплинами и внедрение в различные отрасли производства. Достижения в области квантовой, биологической, органической, неорганической, физической, аналитической, структурной, электро- и геохимии.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новейший этап развития химии характеризуется быстрой разработкой пространственных представлений о строении вещества, стереохимических концепций. Ещё в 1874-75 Ж.А.Ле Бель и Вант-Гофф высказали предположение, что 4 атома или радикала, связанные с атомом углерода, расположены не в одной плоскости, а в пространстве, по вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. В связи с этим было расширено представление об изомерии, установлено несколько её видов и были заложены основы стереохимии. Для многих молекул были определены их стабильные пространственные конфигурации; в дальнейшем исследователи установили лабильные конформации молекул, возникающие в результате некоторого затруднения свободного вращения атомных групп вокруг простых связей.

Современная теоретическая химия основывается на общефизическом учении о строении материи, на достижениях квантовой теории, термодинамики и статистической физики. Применение методов квантовой механики к решению химических задач привело к возникновению квантовой химии. Её задачей стало решение волнового уравнения Шредингера для многоэлектронных систем молекул. Одним из первых результатов была теория валентных связей, ещё широко использовавшая традиционное представление о паре электронов как носительнице химической связи (Гейтлер, Лондон, Дж. Слэтер, Полинг). Затем был разработан метод молекулярных орбиталей (МО), рассматривающий целостную электронную структуру молекулы; каждая молекулярная орбиталь (волновая функция) учитывает вклад в неё всех электронных орбиталей атомов (см. метод молекулярных орбиталей). Наиболее распространённый вариант метода МО основанный на приближённом описании молекулярных орбиталей через линейную комбинацию атомных орбиталей (ЛКАО МО). В ряде случаев для простейших молекул на основе использования новейшей вычислительной техники могут быть проведены весьма сложные расчёты молекул без всяких предварительных упрощений задачи. На основе указанного метода рассчитываются энергетические и электронные параметры молекул (распределение электронной плотности, величина энергии, длина и порядок связей, некоторые физические свойства соединений). Метод МО получил ныне распространение в теории органической химии. В неорганической химии на основе его сочетания с теорией кристаллического поля (Х. Бете) возникла теория поля лигандов [1; c. 163].

Ядерные превращения и сопутствующие им физико-химические явления, продукты ядерных реакций, радиоактивные изотопы, элементы и вещества служат объектами изучения ядерной химии и радиохимии. Работы в этом направлении имеют большое значение для получения и извлечения атомного сырья, разделения изотопов, использования расщепляющихся материалов.

Взаимодействие вещества с излучением и частицами высоких энергий различной природы, приводящее к химическим превращениям, изучается радиационной химии. Воздействие радиации инициирует многие процессы, в том числе синтез высокомолекулярных соединений из мономеров. В частности, под действием света происходят фотохимические реакции. Фотохимия исследует как связывание энергии электромагнитного излучения (например, в фотосинтезе, осуществляемом зелёными растениями), так и многочисленные реакции синтеза и распада, изомеризации и перегруппировок, возникающие в ходе указанного взаимодействия. Для промышленного производства перспективно использование мощной энергии лазера.

В электрохимии накоплен большой материал по исследованию электролитов, их электропроводности, электрохимических процессов, создана электрохимическая кинетика, изучаются неравновесные электродные потенциалы, процессы коррозии металлов, разрабатываются новые химические источники тока. Успехи теоретической электрохимии позволили дать более прочную научную основу многим промышленным электрохимическим процессам [5; c. 188].

Влияние магнитных полей на химическое поведение молекул рассматривается магнетохимией. Область термохимических исследований расширилась в результате изучения взаимодействия вещества с плазмой, в частности в целях использования в плазмохимической технологии. Становление плазмохимии относится к 60-м гг., когда были выполнены основополагающие работы в СССР (позже в РФ), США и ФРГ.

Обнаружение сложных органических молекул в межзвёздном пространстве, в метеоритах и древнейших горных породах Земли, а также модельные опыты по синтезу сложных органических веществ из простейших соединений (CH4, CO2, NH3, H2O) в условиях искрового разряда, радиоактивного и ультрафиолетового облучения позволили представить этапы химической эволюции материи, предшествовавшие возникновению жизни.

Химия полимеров, которая сформировалась в самостоятельную химическую дисциплину лишь в 30-х гг., изучает весь комплекс представлений о путях синтеза высокомолекулярных соединений, их свойствах и превращениях, а также о свойствах тел, построенных из макромолекул. Для современного этапа химии полимеров характерно углублённое изучение механизмов каталитической полимеризации, вызываемой металлоорганическими соединениями, в частности синтеза стереорегулярных полимеров, исследование микроструктуры высокомолекулярных соединений. Установлено, что свойства полимеров зависят не только от химического состава, строения и размеров макромолекул, но и в не меньшей степени от их взаимного расположения и упаковки (надмолекулярной структуры). Важным достижением явилось создание термостойких полимеров (кремнийорганических, полиимидов и др.). Успехи химии полимеров позволили создать такие важнейшие отрасли химической промышленности как производства пластмасс, синтетического каучука, химических волокон, лакокрасочных материалов, ионитов, клеёв и др.

Воздействие химических процессов, происходящих во внешней среде, на сообщества организмов (биоценозы), химическая миграция элементов внутри экосистем, химическое стимулирование или подавление симбиотических или конкурентных видов исследуются в рамках химической экологии. Формирование поведения организмов в сообществах в значительной степени зависит от химических средств передачи информации (например, феромонов, используемых животными для привлечения или отпугивания др. особей, регуляции жизнедеятельности в семьях пчёл, муравьев и т.д.) [3; c. 179].

Традиционные для биохимии нейрохимические исследования переросли в новую отрасль знаний, изучающую влияния химических соединений на психические процессы; формируется молекулярная психобиология, связывающая молекулярную биологию с наукой о поведении.

Основными задачами современной неорганической химии являются: изучение строения соединений, установление связи строения со свойствами и реакционной способностью. Также разрабатываются методы синтеза и глубокой очистки веществ. Большое внимание уделяется кинетике и механизму неорганических реакций, их каталитическому ускорению и замедлению. Для синтезов все чаще применяют методы физического воздействия: сверхвысокие температуры и давления, ионизирующее излучение, ультразвук, магнитные поля. Многие процессы проходят в условиях горения или низкотемпературной плазмы. Химические реакции часто сочетают с получением волокнистых, слоистых и монокристаллических материалов, с изготовлением электронных схем.

Ощутимые результаты дает применение математического моделирования. Если нахождение какого-либо фармацевтического препарата или инсектицида требовало синтеза 10— 20 тыс. веществ, то с помощью математического моделирования выбор делается, лишь в результате синтеза нескольких десятков соединений.

Роль органической химии в биохимии трудно переоценить. Так, в 1963 г. В. Виньо синтезировал инсулин, также были синтезированы окситоцин (пептидный гормон), вазопрессин (гормон обладает антидиуретическим действием), брадикикин (обладает сосудорасширяющим действием). Разработаны полуавтоматические методы синтеза полипептидов (Р. Мерифилд, 1962) [1; c. 172].

Аналитическая химия рассматривает принципы и методы изучения химического состава вещества. Включает количественный и качественный анализ. Современные методы аналитической химии связаны с необходимостью получения полупроводниковых и других материалов высокой частоты. Для решения этих задач были разработаны чувствительные методы: активационный анализ, химико-спектральный анализ и др.

К числу концептуальных направлений развития современной химии относятся:

2) Исследование структуры химических соединений. Современная структурная химия достигла больших результатов. Последним ее достижением является открытие совершенно нового класса металлоорганических соединений. Молекула этого вещества представляет собой две пластины из соединений водорода и углерода, между которыми находится атом какого-либо металла.

Исследования в области современной структурной химии идут по двум перспективным направлениям:

— синтез кристаллов с максимальным приближением к идеальной решетке для получения материалов с высокими техническими показателями: максимальной прочностью, термической стойкостью, долговечностью в эксплуатации и др.;

— создание кристаллов с заранее запрограммированными дефектами для производства материалов с заданными электрическими, магнитными и другими свойствами.

Современная химия предстает перед нами как исключительно многогранная и разветвленная система знаний, для которой характерно интенсивное развитие. Важнейшим стратегическим ориентиром этого процесса является все более тесный синтез химии как науки и химии как технологии промышленного производства.

Таким образом, спектр химических наук чрезвычайно широк. Они все более активно внедряются в самые различные отрасли производства, сельского хозяйства и быта. Активно развивается экспериментальная база.

В наше время химики используют разнообразные химические и физико-химические методы, позволяющие следить за протеканием реакций и исследовать их продукты. К ним относятся традиционные качественные и количественные методы анализа, оптические методы, спектральные методы (ИК-спектроскопия, УФ-спектроскопия), электрохимические (кондуктометрия, кулонометрия, потенциометрия, амперометрия и др.). Применение, например, хроматографических методов анализа основано на том, что различные вещества диффундируют или абсорбируются на различных поглотителях с разной скоростью. Каждое вещество обладает специфическим, характерным только для него спектром поглощения. На этом основаны спектроскопические методы. При масс-спектроскопии образец вещества бомбардируют электронами относительно низкой энергии. Возникает излучение, которое наблюдают с помощью призм или дифракционных решеток.

Современные достижения химии позволяют изготовлять обширную номенклатуру деталей и узлов машин из разнообразных по свойствам синтетических материалов.

Благодаря современным достижениям химии, успешно разработаны промышленные способы получения низкомолекулярных полимеров, в том числе хорошо растворимых каучуков, способных после нанесения на поверхность превращаться в сплошное резиновое покрытие.

В улучшении внешнего вида станков и машин немалую роль могут сыграть современные достижения химии. Яркие пластические массы создают теплоту окраски и в то же время делают ее устойчивой и долговечной [4; c. 151].

Решая проблемы технического прогресса, ученые добиваются того, чтобы на основе современных достижений химии, физики и других областей науки ускорить внедрение прогрессивных, принципиально новых технологических процессов и высокопроизводительного оборудования, найти кратчайшие пути для перехода от замены отдельных машин и станков к созданию автоматизированных и полуавтоматизированных цехов, а затем и целых предприятий [4; c. 167].

Немногим более десяти лет назад было широко распространено мнение, что переходные металлы не способны образовывать органические производные, имеющие непосредственную связь углерода с металлом. Признание ошибочности этого убеждения и того, что переходные металлы могут действительно непосредственно связываться с атомами углерода, образуя металлорганические соединения, одно из наиболее замечательных современных достижений химии.

В основу современной химии легло возникшее на рубеже ХIХ-ХХ в.в. учение о сложном строении вещества. На протяжении всех последующих лет химия как наука обогащалась новым содержанием, усиливала свое практическое влияние. Химические изделия и методы в решающей мере определяют лицо нашего мира. Все сферы жизни и деятельности людей самым тесным образом связаны с химической продукцией.

Химические продукты и процессы применяются во многих отраслях материального производства. Помимо уже названных следует отметить производства стекла, керамики, цемента, минеральных удобрений, металлургию, целлюлозно-бумажную промышленность, фармакологию и другие.

Одна из основных стратегических задач современной химии заключается в разработке новых способов конверсии вещества и энергии для крупнотоннажного безотходного производства ценных веществ.

химия наука квантовый органический

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Теоретическая основа аналитической химии. Спектральные методы анализа. Взаимосвязь аналитической химии с науками и отраслями промышленности. Значение аналитической химии. Применение точных методов химического анализа. Комплексные соединения металлов.

реферат [14,9 K], добавлен 24.07.2008

«Пробирное искусство» и история возникновение лабораторий. Творческое освоение западноевропейской химической науки. Ломоносов М.В. как химик-аналитик. Российские достижения в области химического анализа в XVIII-XIX вв. Развитие отечественной химии в XX в.

курсовая работа [74,8 K], добавлен 26.10.2013

Жизненный путь Шарля Адольфа Вюрца, его научно-исследовательская деятельность. Научные достижения Вюрца в области органической и неорганической химии: открытие альдольной конденсации, изучение гидрила меди, исследование строения фосфорноватистой кислоты.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 04.12.2010

Вклад Ломоносова в развитие химии как науки: обоснование закона сохранения массы вещества, исследование природы газового состояния, изучение явления кристаллизации. Основные направления развития физической химии во второй половине XVIII-XX веках.

реферат [28,1 K], добавлен 26.08.2014

Происхождение термина «химия». Основные периоды развития химической науки. Типы наивысшего развития алхимии. Период зарождения научной химии. Открытие основных законов химии. Системный подход в химии. Современный период развития химической науки.

реферат [30,3 K], добавлен 11.03.2009

Источник