Podtřída | Fyzikální vědy ( v ) |
---|---|
Cvičeno | Chemik |
Pole |
Organická chemie fyzikální chemie anorganická chemie digitální chemie teoretická chemie biochemie analytická chemie chemie potravin chemie životního prostředí |
Objekty |
Skupina chemických sloučenin chemických látek ( d ) chemický prvek chemická látka |
Dějiny | Dějiny chemie |
Chemie je přírodní věda , která studuje hmoty a její proměny , konkrétně:
Velikost chemických entit se liší od jednoduchých atomů nebo molekul na nanometrických molekulární struktury několika desítek tisíc atomů v makromolekul , DNA nebo proteinu, ze živého ( infra ) mikrometrickým hmoty , až někdy makroskopických rozměrů krystalů. . Včetně volný elektron (který je zapojen v radikálových reakcích ), rozměry hlavních oblastí použití jsou obecně mezi femtometer (10 -15 m ) a mikrometru (10 -6 m ).
Studium světa v molekulárním měřítku paradoxně podléhá singulárním zákonům, jak dokazuje nejnovější nanotechnologický vývoj , a umožňuje nám lépe porozumět podrobnostem našeho makroskopického světa. Chemie se nazývá „centrální věda“, protože má blízký vztah s biologií a fyzikou . A očividně má vztahy s různými oblastmi aplikací, jako je medicína , farmacie , počítač a věda o materiálech , nezapomíná ani na aplikované oblasti, jako je procesní inženýrství a všechny formulační činnosti.
Fyzika, a zejména její instrumentace , se stala hegemonickou po roce 1950 v oblasti přírodních věd. Pokroky ve fyzice mají především částečně obnovenou fyzikální chemii a anorganickou chemii . Organická chemie , přes biochemie , sdílí s hodnotou výzkum biologie. Chemie si nicméně zachovává zásadní a legitimní místo v oblasti přírodních věd: vede k novým produktům , novým sloučeninám, objevuje nebo vynalézá jednoduché nebo složité molekulární struktury, z nichž mimořádným způsobem prospívá společnosti - fyzikální nebo biologický výzkum. Nakonec nelze podceňovat koherentní dědictví, které chemici, okrajoví obránci atomových struktur odkázali aktérům revoluce fyzikálních koncepcí na počátku XX . Století.
Často jsou citovány tři etymologie, ale tyto hypotézy mohou souviset:
Poznámky
Umění používat nebo třídit, připravovat, čistit a přeměňovat sušené látky ve formě prášků, ať už pocházejí z pouště nebo ze suchých údolí, vedlo k vědecké kodifikaci. Zpočátku primárně minerální. Ale pomíjivé rostliny a vytrvalé stromy pouště a jejich gumovité nebo tekuté výtažky potřebné pro masti se jim velmi rychle přizpůsobily díky uznání vlivu Země a hornin .
Kromě znalostí o koloběhu vody a transportu sedimentů, postupném zvládnutí kovů a Země, věděli starí Egypťané spoustu věcí. Mezi nimi, omítka , sklo , potaš , laky , papír ( papyrus tvrzené se škrobem), kadidlo , širokou škálu minerálních barev nebo pigmentů , prostředků a kosmetiky , atd Dokonce více než pomazání olejů nebo relaxační nebo léčivá voda nebo bahenní koupele je chemie prezentována jako posvátné poznání, které umožňuje přežití. Například sofistikovaným balzamovacím uměním nebo umístěním těl nejpokornějších na suché místo.
Umění zemi Egyptské byl učen zachovat jednotnou koncepci. Chrámy a náboženské správy zachovaly a někdy zmrazily to nejlepší z poznání. Suverénní politická moc se při určování daně spoléhala na fyzikální měření, geodetické a hydraulické výšky povodní, snad na hustotu bahna v suspenzi, a na materiály umožňující pohyb nebo mobilitu armád. Vitalismus nebo agrární kulty a zvířata, platil oblasti kemia byly zachovány v chrámech k Amon , zimních dusíkatých hnojiv a amoniaku dávné chemie.
Muslimští učenci předpokládali, že všechny kovy pocházejí ze stejného druhu. Věřili v možnost transmutace a v této perspektivě se marně snažili získat „al-iksir“, který by prodloužil život.
" Současně s praktičtějšími obavami prováděli systematické experimenty s těly ve svých laboratořích." S tabulkami označujícími konkrétní váhy je mohly vážit, rozlišovat, rozeznávat pomocí souhrnných analýz a někdy dokonce rekonstituovat syntézou. [...] Našli barviva pro barvení tkanin, mozaik a obrazů, tak dokonalá, že si uchovala svou tisíciletou svěžest. " " Arabové se chystají světu představit používání parfémů tím, že se naučí získávat parfémy z květin." V Chapuru byly všechny esence destilovány pomocí zoroastriánských technik: narcis, šeřík, fialová, jasmín ... Gur byl proslulý svými vonnými vodami a vyráběl pomerančový květ a růžové vody vyrobené z růže Isfahan. Samarkand byl známý svou vůní bazalky, Sikr jantarovou. Tibetské pižmo, albánská leknín, perská růže zůstávají parfémy tak prestižními, jak jsou legendární. " " Smícháním sody (Al-qali) s lojem nebo olejem vyrobili Arabové první mýdla a vytvořili jedno z nejkrásnějších průmyslových odvětví v Bagdádu, které se mělo rychle rozšířit do Egypta, Sýrie, Tuniska a muslimského Španělska." Islám si vedl tak dobře, že chuť blahobytu zvítězila nad všemi vrstvami společnosti a výroba již nestačila ke spotřebě. V té době byla pociťována potřeba vymyslet průmysl náhražek nebo ersatzu ""Naše taxonomické měřítka jsou hluboce ovlivněna řeckou a poté helénskou civilizací , která má zájem o teoretizování, které pomalu souhrnně načrtlo, co rámuje chemii, fyziku a biologii v očích laika. Nechali vulgární techniky světu práce a otroctví . Vznik populárních duchovností, připojujících užitečné k hermetickým kultům, podpořil a promíchal jeho útržky rozptýlených znalostí. Není pochyb, že první texty ze dne pozdě I prvním století a II th století poté, co Ježíš Kristus mít příklad alchymii nejvíce středověkých esoterické , mystické část a výroku. Helénistická religiozita tak odkázala jak bain-marie Marie Židovky, tak i neochotný patronát Hermes Trismegistus, božství, které tvrdilo, že vysvětluje pohyb i stabilitu všech lidských věcí, pozemských i nebeských.
V průběhu staletí tato empirická znalost osciluje mezi posvátným uměním a světskou praxí. Zachoval se, jak dokazuje termín chemie scholastiky z roku 1356, ale znalosti a know-how jsou často extrémně segmentovány. Někdy je lepší ve světovém rolníka, řemeslníka a hornictví, než se stal experimentální vědy, chemie, v průběhu třetího a čtvrtého desetiletí XVII th století . Stejně jako fyzika, podivuhodný vývoj mechanistického myšlení a modelování zrodil chemii ve formě experimentální a popisné vědy. Chemie, bohatá na příslib, zůstává v zásadě kvalitativní a naráží na neustálý návrat odmítnutých přesvědčení.
Alchymisté existovali až do roku 1850. Byli přijímáni běžnými vírami, pokračovali v hledání kamene mudrců a pokračovali v alchymii v esoterické podobě . Přestávka mezi chemií a alchymií se nicméně zjevně objevuje v roce 1722 , kdy Étienne Geoffroy l'Aîné , francouzský lékař a přírodovědec, potvrdil nemožnost transmutace. Experimentální chemie a alchymie se již radikálně liší; proto je nutné rozlišovat tyto dva pojmy, které v jazyce zůstaly.
Chemie udělala obrovský pokrok s Antoinem Lavoisierem, který ji povýšil na hodnost exaktní vědy . Lavoisier ostatky do dějin jako ten, kdo objevil spalování podle dioxygen ( 1775 ). Pro filozofa Thomase Samuela Kuhna je to velká vědecká revoluce , která dala vzniknout moderní chemii.
Životopisy francouzských a zahraničních vědců naleznete v článcích uvedených v kategorii Chemik nebo v Seznamu chemiků .
Studium hmoty přirozeně vedlo první lékárny v letech 1620-1650 k modelování jejího složení, přičemž volně, ale ne bez podezření, čerpalo z bohaté dávné tradice. Po Van Helmontovi tito mechaničtí adepti na mimořádné události již zvládli pojem plynu, zohlednili teplotní faktor a dokázali krátce vysvětlit tlak par v těle a mísitelné směsi tekutin. John Dalton , vytrvalý experimentátor, pokračovatel první částečně opuštěné mechanistické linie, se jako první pokusil o moderní definici pojmu atom . Atom je základní částice nebo kombinace několika z nich. V roce 1811 , Amedeo Avogadro potvrzuje, že objem jakéhokoliv plynu při konstantním tlaku a teploty obsahuje stejný počet částic, které se nazývá integrální nebo složka molekuly.
Tvrdohlavost mnoha často nepochopených chemiků, jako je Berzelius , průkopník elektroventence v roce 1812, sloužila k potvrzení možnosti mechanického i geometrického modelování prostřednictvím atomové architektury. Auguste Laurent , navrhující pro homologní sérii organických molekul stejnou kostru složenou z atomů, byl veliteli laboratoří krutě znevažován. Ale i přes převahu a politický vliv ekvivalentistů nastává obrat. Ten je řízen uznání starých úspěchů preparativní elektrochemie od roku Humphry Davy a Michael Faraday a touha kvantitativně koreluje počet chemických látek a množství o čisté těla .
Kongres v Karlsruhe pořádaný v roce 1860 přáteli Friedricha Augusta Kékulé von Stradonitze a Charlesa Adolphe Wurtze otevřel cestu pro atomové konvence. Jeho vliv probouzí intenzivní hledání klasifikace prvků, což vede zejména k periodickým klasifikacím Mendeleev a Meyer . Vede to k obnovenému zájmu o molekuly. Kékulé a Kolbe v organické chemii, Le Bel a van 't Hoff v obecné chemii a později Alfred Werner v minerální chemii založili základy zastoupení v molekulárních strukturách.
Práce Josepha Johna Thomsona , objevitele elektronu v roce 1897, dokazuje, že atom je tvořen elektricky nabitými částicemi. Ernest Rutherford svým slavným experimentem z roku 1909 prokazuje, že atom se skládá hlavně z vakua, jehož jádro je masivní, velmi malé a pozitivní a je obklopeno elektronickým mrakem . Niels Bohr , předchůdce atomového modelování, v roce 1913 potvrzuje, že elektrony cirkulují na „oběžných drahách“ . Když James Chadwick objevil neutrony , kvantová teorie založená na počátku meziválečného období na konkurenčním modelu Erwina Schrödingera posílená maticovými doplňky Wernera Heisenberga , teoretická vylepšení Wolfganga Pauliho již vzlétla. A to i přes aplikované a systematické výzvy Alberta Einsteina . Od roku 1930 do našeho XXI -tého století, kvantová mechanika vysvětluje chování atomů a molekul.
V XX th století, vývoj fyzikálních měření usnadnilo chemiků charakterizaci sloučenin, se kterými spolupracují. Dříve byla jako poslední možnost pro detekci nebo charakterizaci molekuly vyžadována chemická reakce a omezený počet fyzikálně-chemických technik. Nyní existují různé metody měření. Mezi nimi chromatografie , elektromagnetická spektrometrie (infračervené, viditelné světlo nebo UV), hmotnost , nukleární magnetická rezonance . Nemluvě také o zahrnutí elektronových mikroskopů a dalších analýz rentgenovou difrakcí nebo rozptylem částic a v případě kontrolovaného pozorování na rovném povrchu mikroskopem silového pole . Všechny tyto možnosti usnadnily identifikaci. Často nabízejí možnost vrátit se ke geometrické struktuře molekul a jejich sestav a znát jejich izotopové složení . Někdy dokonce „vidět“ molekulu prostřednictvím instrumentálního multiplikátoru, (ji) umístit nebo sledovat stále kratší (foto) chemické reakce v reálném čase. Tyto fyzikálně-chemické pokroky umožnily velký pokrok, zejména v biochemii, kde studované budovy zůstávají složité a reakce se mění.
Chemie je rozdělena do několika experimentálních a teoretických specializací, jako je fyzika a biologie , s nimiž někdy sdílí společné nebo podobné oblasti výzkumu. Výzkum a výuka v chemii jsou organizovány do oborů, které mohou sdílet společné oblasti:
Seznam dalších specializovaných polí nebo polí rozhraní:
Tato pohyblivá rozhraní neusnadňují vymezení chemie.
Vývoj chemie, jak v její výuce, tak v oblastech výzkumu, je nakonec ovlivněn silnými americkými směry výzkumu. Zejména v poslední době se zaměřením zejména na oblasti zdraví a péče o lidi a zvířata .
Jazyk výzkumu v chemii je převážně v angličtině . Od 80. let 19. století do první světové války představovala němčina , angličtina a francouzština dopravní prostředky nezbytné pro vědce. Zatmění francouzštiny však nastává v meziválečném období. Poté německá, která dokázala uchovat několik posledních důležitých časopisů nebo referenčních vědeckých spisů, ustoupila v 90. letech angličtině.
Prvek je nehmotná entita bez fyzikálních nebo chemických vlastností. Představuje dvojici tvořenou symbolem a atomovým číslem (pořadové číslo v periodické tabulce prvků), které charakterizuje atomy, molekuly, ionty, izotopové nuklidy daného chemického druhu. Je zde uvedeno 92 přírodních prvků a 17 uměle vytvořených prvků. Chemický prvek abstraktně označuje soubor atomů s danou počtem protonů v jejich jádru. Toto číslo se nazývá atomové číslo . Například všechny atomy se šesti protony v jádrech tvoří atomy uhlíku prvku C. Tyto prvky jsou shromažďovány a řazeny v periodické tabulce prvků .
AtomAtom ( starořecký ἄτομος [atomos], „nedělitelný“) chemického druhu představuje hmotnou entitu. Atom je vytvořen z atomového jádra obsahujícího nukleony , zejména z počtu kladného elementárního elektrického náboje jádra, který kolem sebe udržuje určitý počet elektronů, což je záporný náboj, který vyvažuje kladný náboj jádra. Má poloměr, geometrickou strukturu a specifické chemické a fyzikálně-chemické vlastnosti týkající se tohoto elektronického procesoru.
Atom je nejmenší část jednoduchého těla, která se může chemicky kombinovat s jiným. Obvykle se skládá z jádra složeného z protonů a neutronů, kolem nichž obíhají elektrony, jeho charakteristická velikost se měří v desetinách nanometru (nm) nebo 10 - 10 m.
Atomistická teorie, která podporuje myšlenku na hmotu složenou z nedělitelných „zrn“ (proti myšlence na neurčito dělitelnou hmotu), je známá již od starověku a byla bráněna zejména Demokritem, filozofem starověku Řecko. To bylo sporné až do konce XIX -tého století; dnes o tom není kontroverze. Moderní materiálové vědy jsou založeny zejména na této představě o atomu. Atom je však již není považován za nerozbitné obilí hmoty, z experimentů jaderné fyziky s aktualizovanou strukturou na začátku XX th století.
V chemii představují atomy stavební kameny. Představují hmotu a tvoří molekuly sdílením elektronů. Atomy zůstávají během chemické reakce zhruba nedělitelné (akceptují drobné výjimky výměny periferních elektronů).
Nicméně, od počátku XX th století, experimenty jaderné fyziky odhalily existenci komplexní struktury atomového jádra. Složky atomu tvoří elementární částice.
Největší atomy lze vidět pod transmisním elektronovým mikroskopem
Historie atomu
Pojem atom je širokou veřejností zvláště dobře přijímán, přesto paradoxně atomy nelze pozorovat optickými prostředky a s izolovanými atomy manipuluje jen několik vzácných fyziků. Atom tedy představuje v podstatě teoretický model. Ačkoli tento model dnes již není zpochybňován, postupem času se hodně vyvinul, aby splňoval požadavky nových fyzikálních teorií a odpovídal různým provedeným experimentům.
Izotop atomového druhu představuje hmotnou entitu charakterizovanou:
Izotop má specifické jaderné vlastnosti. Chemické vlastnosti různých izotopů se u dostatečně těžkých atomů navzájem neliší.
MolekulaMolekula představuje přesnou montáž atomů, doménu definovanou a strukturovaný v prostoru a čase silnými chemickými vazbami. Polyatomová molekula se chová v podstatě jako entita s vlastními vlastnostmi, chemická individualita radikálně odlišná od atomů, které tvoří její architekturu. Zatímco monoatomové molekuly nebo malé polyatomové molekuly jsou elektricky neutrální, větší nebo složité molekuly ne vždy splňují toto kritérium.
Chemická vazbaChemická vazba zahrnující přítomnost elektronů vázaný k jednomu nebo více jader vysvětluje molekulární realitu. Přesněji řečeno, zajišťuje stabilitu molekul a v případě složité sestavy vazebnou soudržnost každého atomu mezi nimi, která se aktivuje výměnou nebo sdílením jednoho nebo více elektronů v kovalentních vazbách . Toho je dosaženo spojením kolektivních elektronů v rozsáhlé síti atomů v kovové vazbě nebo iniciováním silných lokálních nesymetrií nábojů elektrostatických sil.
Čisté těloČistý těleso , obsahuje obecně makroskopické orgán vytvořený na molekulární úrovni jediného chemických druhů . Jeho chemické složení , jeho organizace ve formě plynu, kapaliny, amorfní pevné nebo krystalické mřížky atd. a jeho fyzikální vlastnosti, například fyzikální konstanty odpovídající přechodům prvního řádu, jako je bod tání, bod varu, lze definovat. Chemická analýza zejména odlišuje jednoduchá tělesa, jejichž chemické druhy jsou tvořeny atomy stejných prvků, od sloučenin, jejichž chemické druhy jsou tvořeny atomy různých prvků.
Chemická sloučeninaChemická sloučenina se týká chemických druhů složeného těla. Čisté tělo se vyznačuje svým chemickým vzorcem , víceméně složitým a podrobným symbolickým psaním svého chemického složení. Molární hmotnost čistého odpovídá látky na hmotnosti s Avogadrova konstanta (6,022 x 10 23 ) ze sady, která odpovídá jeho surového vzorce . To se týká molekuly molekulárních sloučenin, iontů tvořících iontové pevné látky , atomu v případě vzácných plynů i atomu kovů a kovalentních pevných látek .
IonIon znamená atom, který ztratil nebo získal jeden nebo více elektronů. Jedná se o jednoduchý kation, když je jeho elektronický proces zbaven jednoho nebo více elektronů, je kladně nabitý. Představuje jednoduchý anion, když je jeho elektronický proces nalezen v přebytku, je pak záporně nabitý. Anionty nebo kationty vytvořené z polyatomových molekul se nazývají komplexní ionty.
KomplexTyto komplexy jsou staveb tvořené centrálním prvkem a ligandy . Centrální prvek, často kovový iont s komplexem, který lze nabít. Studium komplexů kovů spadá pod organokovovou chemii nebo koordinační chemii v závislosti na povaze atomu navázaného na kov ( uhlík nebo jiný atom). Komplexy mají velký význam v chemii roztoků , katalýze a bioanorganické chemii .
Za obvyklých laboratorních podmínek je počet chemických entit účastnících se reakce velmi vysoký: při hmotnosti řádově deseti gramů materiálu se blíží 10 23 .
Tyto Chemici obvykle používají digitální, krtek, která je představovaná malými písmeny „ n “. Množství spojené s krtkem představuje množství hmoty . Jeden mol konkrétní chemické entity znamená rovnost počtu jeho částic s počtem Avogadro 6,02 × 10 23 . Tento poslední číslo je definováno podle konvence jako je počet atomů uhlíku přítomných v 12 g o 12 ° C, to znamená, že atom uhlíku, který obsahuje šest neutronů a šest protony .
Molární hmotnost M čistého odpovídá molekulární těla k hmotnosti jednoho molu jejich molekul, a je vyjádřena v gramech na mol (g • mol -1 ). Znalost chemického vzorce a atomových molárních hmot umožňuje výpočet molekulové molární hmotnosti.
Jeden mol ideálního plynu zaujímá za standardních podmínek pro teplotu a tlak 22,4 l ( 0 ° C nebo 273 K , 101,3 kPa ).
Experimentální aspekt zůstává v chemii ústřední, a to jak z historického hlediska, tak pro současnou praxi této vědy a její výuku. Činnosti v experimentální chemii lze v zásadě shrnout do čtyř funkcí, jejichž přesné kontury závisí na kontextu, ve kterém jsou prováděny (výuka, výzkum, průmysl v určité konkrétní oblasti chemie):
Chemická reakce je přeměna jednoho nebo více chemických látek do jiných chemických látek. Zahrnuje výskyt nebo zmizení alespoň jedné chemické vazby nebo výměny elektronů. Reakce, která má tepelné vlastnosti, vyžaduje nebo vede k různým formám energie související s energií chemické vazby.
Roztok a emulzeŘešení je prezentována homogenní směsi tvořené rozpouštědlem v většinového podílu a z jedné nebo více rozpuštěných látek v homogenní fázi. Chemické reakce často probíhají v roztoku. Rozpustnost je schopnost těla jít do roztoku v daném prostředí. Například, krystalická sůl, jako je chlorid sodný NaCl nebo stolní sůl má limit rozpustnosti ve vodě: 357 g · kg -1 vody při 0 ° C a 391 g · kg -1 při teplotě 100 ° C . To znamená, že z tohoto mezního obsahu se sůl vysráží nebo se uloží v pevné formě. Pak dochází k fázové separaci.
Mísitelnost je schopnost tělesa do styku s navzájem tvořící jedinou fázi. Amoniak plyn NH 3směsi snadno při pokojové teplotě se vodou za tvorby kapalného amoniaku , 1 kg studené vody nasycené amoniakem může obsahovat 899 g NH 3. Hlavní plyny vzduchu , kyslík a dusík , jsou také v určitých poměrech rozpustné v kapalné vodě. 100 g kapalné vody při 0 ° C může obsahovat maximálně 4,89 cm 3 první v roztoku a 2,3 cm 3 druhé.
Emulze je popsán jako disperze kapalné fáze ve formě mikroskopických nebo submikroskopické kapičky, v další nemísitelné kapalné fáze. Suspenze představuje disperzi jemně rozdělené pevné fáze v jiné obklopující kapalné fázi. Stabilita suspenze nebo emulze vyžaduje, aby jemné kapičky nebo zrna v suspenzi byly stabilizovány amfifilními molekulami, které jsou umístěny v mezifázi. Nepřetrvává tedy žádná koalescence kapiček nebo aglomerací pevných částic. Jak uvedl chemik a molekulární gastronom, Hervé This , drtivá většina kulinářských systémů nepředstavuje emulze, ale víceméně složité koloidní disperze .
Dosavadní stav techniky Výroba koloidních disperzí v oboru, často empirického původu, poskytla aplikace ve farmaceutických výrobcích jako při vaření, například pro přípravu čokolády a zmrzliny, omáček nebo majonézy.
Oxidační redukce a elektrochemieOxidačně-redukční reakce je výměna elektronů mezi různých chemických druhů. Druh, který sbírá elektrony, se nazývá „oxidant“; to, co je získá, „reduktor“.
Kyselina a bázeKyselina - báze reakce v roztoku jsou také založeny na dvojicích chemických druhů. Kyselost a bazicita může být vypočtena nebo měří koncentrace chemických druhů v roztoku, který se kyselou nebo bazickou formu. Svante Arrhenius prokázal ve vodných roztocích výměnu protonů mezi chemickými sloučeninami , koncentraci hydroniových iontů (H 3 O +nebo Hexp + (aq)) označuje kyselost média jako koncentraci hydroxidového iontu (OH -) zásaditost. Americký chemik Gilbert Newton Lewis provedl rozšíření klasifikační metody na jiná rozpouštědlová média .
Chemická syntézaChemická syntéza je popsána jako série chemických reakcí prováděných na dobrovolně chemika pro získání jednoho nebo více produktů, někdy s izolace meziproduktů.
Syntéza chemické sloučeniny umožňuje, aby tato sloučenina byla získána z jiných chemických sloučenin chemickými reakcemi. Plánování sledu reakcí s cílem maximalizovat účinnost syntézy (počet kroků, výtěžek , jednoduchost reakcí, toxikologické a environmentální aspekty) se nazývá strategie syntézy.
Organická chemie je především syntetické chemie , mluvíme o organické syntézy . Důležité syntetické aspekty lze nalézt také v anorganické chemii a chemii polymerů .
Chemie polymerůPolymery jsou velké molekuly nebo makromolekuly , z nichž nejběžnější jsou tvořeny řetězovou reakcí malých molekul nazývaných monomery . Tyto průmyslové syntézy polymerů, jejichž struktura je založena na opakování vzoru organického, někdy lineárního, rozvětveného nebo roubovaného, nebo prostupující sítě atd. Pokud jde o polymery vytvořené polyadicí organických monomerů, jejichž reaktivní místo tvoří přesně dvojnou vazbu uhlík-uhlík , je velká více či méně pružná kostra tvořená atomy uhlíku popsána svými konfiguracemi a délkou vlivu průměrného řetězce pozorované vlastnosti. Tyto organické polymery zahrnují polyethyleny , polypropyleny , polystyreny , polyisopreny , polybutadieny , PVC a polyakryly . Existují i jiné druhy polymeračních reakcí, jako jsou polykondenzace na počátku polyesterů , polyamidů , polykarbonátů , polyurethanů . Nemluvě také o polymerech s minerálními motivy, jako jsou silikony nebo polysulfidy .
Existenci makromolekul nebo přírodních polymerů předvídal průkopník Hermann Staudinger v roce 1910. Mohou být založeny na glukóze nebo chemickém cukru, jako je celulóza nebo škrob , na základě aminokyselin, jako jsou proteiny a DNA . Makromolekulární chemie narozený v 1930 byl neustále inovativní pole, a to i v posledních desetiletích.
Chemie, experimentální a popisná věda, která zaznamenala pozoruhodný vzestup průmyslové éry a přijala fyzikální modelování a matematický jazyk tam, kde se zdály relevantní, objevila nebo připravila cestu pro mnoho fyzikálně-chemických zákonů.
Laboratoř, která je často nejlepším místem pro výcvik v této experimentální vědě, vyžaduje drahé prostředky, přísný dohled a často nepřiměřenou organizaci pro často triviální použití.
Chemie je zavedena z cyklu 3 primárních (CE2, CM1, CM2) jako součást výuky experimentálních věd a technologií (BO 2011). Tyto první pojmy (například jednotky měření, směsi, roztoky, různé stavy hmoty a změny stavů ...) jsou zavedeny v rámci v zásadě experimentálních činností a řešení konkrétních problémů, jejichž výsledkem je pro většinu dne život ve spojení s ostatními předměty školení (vědy o Zemi a Zemi, fyzika, technologie, výpočetní technika ...). Cílem zde nemusí být nutně akumulace znalostí, ale spíše zahájení řešení problémů a probuzení zvědavosti žáka, který je obecně konfrontován s konkrétní situací, v autonomii, z různých médií (příručky, experimenty prováděné ve třídě nebo doma, audio-video dokumenty, software, interaktivní animace atd.). Výběr provedených experimentů je ponechán na uvážení učitele a na přesném obsahu sekvencí.
Chemie se poté vyučuje na vysoké škole současně s fyzikou od šestého ročníku, a to v průměru hodinu a půl v průměru týdně a nezávisle na jiných vědeckých a technických předmětech (vědy o Zemi a Zemi a technologie).
Poté na střední škole studenti začínají třemi a půl hodinami fyziky a chemie týdně, včetně jedné a půl hodiny praktické práce za sekundu. Pokračování výuky fyziky-chemie závisí na volbě orientace žáků: pro obecný proud : výběr speciální fyziky-chemie umožňuje získat výuku 4 hodiny týdně včetně 2 hodin praktické práce, poté , pokud student pokračuje ve specializaci, stráví 6 hodin fyziky-chemie týdně včetně 2 hodin praktické práce. Kromě toho všichni první a druhý studenti navštěvují vědecké vzdělávání v délce 2 hodin týdně, včetně 1 hodiny praktické práce, která je rozdělena na dvě části na jedné straně fyzikální chemií a na druhé straně SVT (tedy 1 hodinu vědecké výuky fyziky chemie a 1 hodina vědecké výuky SVT týdně). Pro technologický sektor mají studenti chemické vzdělání v STI2D, STD2A, STL, ST2S a STAV
Nakonec lze chemii studovat po maturitě ve vědeckém CPGE , zejména v PCSI, poté pokračovat v PC, v UFR chemie nebo věd (univerzitní), na IUT chemie (univerzitní) nebo ve škole chemie. Mnoho inženýrských škol v oboru chemie je seskupeno do federace Gay-Lussac .
V roce 2009 v Quebecu mohou kurzy chemie a fyziky absolvovat studenti středního pátého stupně. Tím se kurz „vědy a techniky“, který byl nucen navštěvovat během posledních let své střední školy, posouvá ještě dále. Normálně, aby mohli být žáci přijati na střední chemii a fyziku, musí úspěšně absolvovat kurz „Environmentální vědy a technologie“ na střední škole IV. Možnosti chemie a fyziky se používají jako vstupní kritéria v několika programech CEGEP, jako jsou čisté a aplikované vědy, přírodní vědy a vědy o zdraví.
V roce 2009 se ve Švýcarsku vyučovala chemie na gymnáziu od desátého ročníku školní docházky. Univerzity v Basileji, Ženevě, Bernu, Fribourgu a Curychu školí chemiky a polytechniku, jako je Federální polytechnika v Lausanne , chemičtí inženýři a chemici.
Na konci osvícenství se chemický průmysl neustále rozvíjel . I když metalurgie nebyla zapomenuta, pokrok je vidět všude. Cín je společný produkt v letech 1770 a 1780. Po roce 1780, kromě kovů , se mísí tisíciletí výrobu nedávných inovací. Těmito výrobci jsou kyseliny a „soda“ , amoniak , bělení chloru a chloridů , fosfor a jeho deriváty , mýdla a mastné kyseliny , dihydrogen , „ether“ , ethylen , alkohol z vína, kyselina octová . K tomu všemu se přidává především mnoho solí a množství organických a minerálních derivátů připravených nebo shromážděných v tradičním prostředí.
Trvá to obrovský boom v XIX th století a plně se podílí na nejsilnějších mutací průmyslové revoluce . Plyn uhlí vyrobené z destilace z uhlí nebo uhlí tučné, uvádí na trh obrovský rozmach v uhlíkové chemii. Objev kovů, jejich přípravky v laboratoři, pak na průmyslové fázi, jako je například hliník a alkalických a kovů alkalických zemin , svědčí o vitalitu vědy v těsné blízkosti průmyslu.
V roce 1981 továrny a laboratoře již vyráběly více než 100 000 sloučenin po celém světě a prováděly stovky typických chemických reakcí. Vědci a naučené instituce popisují a odkazují na procesy, reakce a molekuly. V roce 2011 bylo na úrovni Evropského hospodářského společenství uvedeno na trh 103 000 různých látek , z toho 10 000 v množství větším než 10 t / rok a 20 000 v množství mezi 1 a 10 t / rok . V průmyslovém věku vzrostla celosvětová produkce chemických látek z jednoho milionu tun v roce 1930 na 400 milionů tun v roce 2009.
Chemický průmysl je důležitou součástí hospodářské činnosti v hlavních průmyslových zemích XX -tého století. V 70. letech se zajímala o polovinu světového průmyslového kapitálu. Rozmanitost vybavení a technologií, které používá, zůstává neuvěřitelně široká, jak ukazuje průběžná prohlídka vystavovatelů během dnů konání výstavy Achema ve Frankfurtu .
Mezi aplikace chemie patří následující odvětví:
Toto odvětví lze rozdělit do dvou hlavních typů:
Rozsah chemické výroby charakterizuje „těžkou chemii“ nebo hromadnou chemii s automatizovanými procesy a zpracovanými nebo extrahovanými enormními hmotami. Tyto jemné chemikálie je omezena na malá množství sloučenin, často s vysokou přidanou hodnotou pro farmacii , v parfumerie a kosmetiky a v mnoha cílových oblastech s vysokou technologií a nanomateriálů .
Chemie umožnila přístup k novým materiálům, kovům, plastům nebo keramice, které nacházejí důležité aplikace v našem každodenním životě. Chemický pokrok umožnil syntetizovat určité léky přímo namísto jejich extrakce z rostlin.
Chemie funguje všude v přírodě, živých tělech, každodenních věcech bez pozorného pozorovatele a se silnými smyslovými multiplikátory, kteří si ji dokáží správně představit nebo modelovat. Chemik od samého počátku představuje odborníka na rovnováhu hmoty a energie a intuitivně ví, že by měl brát v úvahu všechna prostředí a mikrobiologické, rostlinné, zvířecí i lidské subjekty. Necháme ho prostředky?
Citujme několik aplikací. Nejprve měření. Přesná analýza roztoků zředěných v rozpouštědle, které obsahují více či méně složité rozpustné molekuly, přináší ovoce dlouhých analytických úprav, které se nyní velmi rychle provádějí a jsou běžné, jako v chemii vodných roztoků. Uvažujme o bagatelizovaných analýzách vodovodní vody uznaných za pitnou nebo o komerční minerální vodě . Specialisté na vodu (bio) chemici hrají roli při monitorování přírodních vod a jejich možných kvalit nebo toxických účinků. Použití chemické dezinfekce vody z vodovodu před spotřebou by mohlo být zmírněno podstatným pokrokem . Na konci používání umožňuje kontrola chemických a biologických procesů čištění odpadních vod v čistírnách odpadních vod.
Pak použijte. Nejjednodušší chemie může začít výrobou a použitím soli, které jsou nezbytné pro potraviny a kapitálu pro staré procesy konzervace potravin . Výrobky potravinářského průmyslu dnes používají pestřejší škálu konzervačních látek, konzervačních látek nebo výživných látek , potravinářských přídatných látek, jako jsou barviva , umělé příchutě a sladidla .
Od obalů potravin až po konzervaci plodin pomáhá rozumná znalost materiálů a potravin předcházet plýtvání a plýtvání při zachování kvalit a výživových vlastností budoucích potravin. V závislosti na použití jsou některé obaly biologicky odbouratelné a pomocí selektivního třídění po použití jsou transformovány a přehodnoceny chemickými recyklačními procesy nebo konečným spalováním, které neztrácí energii, kterou obsahují.
Zemědělství prošla technologické transformace a stal se velmi závislé na chemických vstupů. Jistě, rozsáhlé používání chemických hnojiv , nepřiměřené používání pesticidů a insekticidů ve stále citlivějších nebo křehkých monokulturách může představovat katastrofální dlouhodobou slepou uličku pro půdy. Ekologie půdy a zdraví zvířat a lidí, kteří tam žijí nebo budou žít, stejně jako zastánci ekologického zemědělství to okamžitě předpokládají. Pokud muž dostane nůž, může jemně krájet šunku, aby se o ni podělil se svými přáteli, nebo dokonce divoce zabít své sousedy vnímané jako nepřátele. Použití chemických technologií skrývá potenciální výhody nebo hrozná nebezpečí v závislosti na použití nebo cílech. Uniká jak chemikům, tak čestnému muži na ulici. Organický chemik například považuje za nesmysl spalovat benzín ve spalovacím motoru. Pro něj tento zvolený materiál umožňuje vyrábět další chemické molekuly pro různá použití, které by se mohly až na konci jejich použití rozložit a spálit. Krátkodobá úspora rodiny chemikálií, někdy nenáročných a masivního použití, umožňuje dosáhnout jasných zisků. Tímto způsobem se hojnější sklizně získávají obohacením chudých půd a eliminací škodlivého hmyzu, parazitických hub, plevele a související fauny. Ale co se stane z dlouhodobého hlediska? Po eradikaci více druhů ptáků, oslabení pást se blanokřídlých, je zásadní obecné povědomí o škodách na životním prostředí. Agrochemické společnosti poté vyrábějí nové, efektivnější nebo cílenější produkty, které mohou buď lépe respektovat životní prostředí, nebo vést k dalším, někdy zhoubnějším katastrofám, zatímco závod o okamžitý zisk znamená bagatelizovat jakékoli alarmující informace.
Chemie stručně vysvětluje tvorbu dřeva a přírodních textilií nebo umožňuje syntézu širokého spektra materiálů a typů materiálů . Mezi nimi jsou syntetická vlákna (například nylonová , Lycra, a PET vláken pro výrobu rouna ), plastového nábytku , atd
V oblasti stavebnictví se hodně vyvinula chemie, která také přispěla k výrobě materiálů, vysoce výkonných izolátorů , barev nebo laků , tmelů , produktů pro údržbu a nábytku. Nepříjemnosti způsobené produkty prvních generací byly napravovány velmi pomalu, následující generace pak přinášejí další nevýhody.
Velké množství chemických aplikací našlo nebo stále nalézá ziskové prodejny a komerční využití, zatímco uživatelům i veřejnosti chybí podrobné a přesné znalosti o škodlivých účincích jejich použití nebo nesprávného použití. Toxikologická chemie je špatný příbuzný. Zatímco velké petrochemické skupiny se v 70. letech chlubily ekologickou bezpečností, 200 000 molekul, které jejich aktivity umožnily produkovat, je toxikologovi skutečně známo pouze s 1%. Pokrok, který je viditelný po dlouhou dobu, představuje otřesy, pro některé nehanebný zisk, zásadní hrozbu pro méně privilegované. Jak se však můžeme pokusit ovládnout a potlačit nebezpečí, aniž bychom důvěřovali kolegialitě různých chemiků, kterou v případě potřeby posílí odborné týmy matematiků, fyziků, biologů atd. a jejich etika vědecké pravdy?
Na vině chemických technik je také objev a syntéza léků, které přispívají ke zvýšení průměrné délky života zaznamenané od konce průmyslové revoluce ve vyspělých zemích. Masivní medikace populace však vede k neredukovatelným problémům se znečištěním , protože molekuly nebo jejich souhrnné produkty degradace se nacházejí v odpadních vodách.
V oblasti „ Environment-Health “ je chemie zdrojem problémů pro některé znečišťující látky, které vytváří nebo pomáhá šířit se v životním prostředí , zejména toxické nebo ekotoxické chemikálie, jejichž CMR jsou „ karcinogeny, mutageny a reprodukční toxiny “. Některé produkty, jako jsou léky , pesticidy , katalyzátory nebo jejich rezidua ztracená v životním prostředí nebo přítomná v potravinách, mohou potom představovat problémy v oblasti životního prostředí nebo zdraví , zejména s endokrinními disruptory .
Chemické látky by ztělesňovaly „v první řadě obviněného“ pokles kvality spermií (od roku 1950 snížený o 50%) a nemocí spojených s pohlavním systémem prostřednictvím endokrinních disruptorů. 25. listopadu 2008 francouzská vláda (prostřednictvím IReSP , výzkumné struktury vytvořené INSERM a 20 partnery) a Afsset uspořádali konferenci na téma: „Chemické prostředí, reprodukce a vývoj dětí. Hlavními obviněnými materiály jsou ftaláty a bisfenol A , dvě přísady přítomné v plastech .
Na mezinárodní úrovni byla v roce 1998 přijata 165 zeměmi Rotterdamská úmluva , kterou spravuje OSN ( UNDP , FAO ), aby lépe zajistila zdraví lidí a životního prostředí před možnými škodami způsobenými obchodem s chemickými látkami.
Mnoho zákonů se týká chemikálií a jejich zbytků, které se v jednotlivých zemích liší. Databáze a příručky o chemických rizicích existují, proto ve Francii.
Chemik se často objevuje jako karikatura literatury, komiksu a zejména kinematografie. Tito rozcuchaní vědci nebo veselí lékaři současně a zmateně biologové, chemici a fyzici představují bytosti hluché vůči skutečnému světu nebo ztracené mimo laboratoř a studium; pokud se nevrátíte v čase, jděte do jiného světa nebo na Měsíc, jako profesor Calculus . Zasahují především přerušovaně svým jednáním, někdy rozhodujícím a jindy znepokojivým, protože to orientuje fikci.
V komiksu, který klasickým způsobem kombinuje chemii a lásku, citujme film Doktor Jerry a Mister Love s Jerrym Lewisem (1963) a Jean Lefebvre v roli Eugèna Ballanchona ve filmu Le Fou du labo 4 od Jacquesa Besnarda. (1967).
Literární zastoupení chemiků v mnoha dílech se velmi liší od reality. Je považován za učence odjinud, který žije mimo čas. Chemik se pak prezentuje jako poloviční čaroděj , obraz bývalého alchymisty , který si hraje s temnými silami, které nekontroluje, aby konkuroval přírodě. Chemie je často spojována s okultismem, zatímco představuje uznávanou vědu .
Nicméně musíme odečíst z této tabulky periodické soustavy prvků z Primo Levi . Toto italské literární dílo na téma chemie obsahuje dvacet jedna kapitol, které každá zvlášť ilustruje prvek Mendělejevovy malby . Tyto popisné části, které byly navrženy s prostorovou podporou periodické tabulky a uměním chemika, v případě potřeby souvisejí s profesionálním životem spisovatele. Kromě toho, uvážlivě vybrán chemik specializující se na malířství a ředitel laboratoře malé výrobní jednotky v Turíně, vynalezeny anekdoty nebo autobiografická setkání nebo krátké doplňkové příběhy.
Chemie je více či méně věrohodně prezentována v několika televizních seriálech jako scénáristická pružina, která protagonistu vytáhne z choulostivé situace tím, že bude vyrábět toxické plyny , baterie nebo domácí bomby . Toto použití může být improvizováno jako kutilství jako v MacGyveru nebo předem připraveno odborným chemikem jako v Breaking Bad .
8 th ed. , Chemical Engineering Series , McGraw-Hill, 2007 ( ISBN 0-07-142294-3 )