С чем могут взаимодействовать металлы


ЕГЭ. Химические свойства металлов

Химические свойства металлов

1. Щелочные (Li-Fr), щелочно-земельные (Ca-Ra) металлы, Mg

1) Реагируют с кислородом (подробнее)

Все Щ металлы, кроме Li, образуют не оксиды, а пероксиды:

2Li + O2 → 2Li2O

2Na + O2 → Na2O2

 

Оксиды получают взаимодействием пероксидов с металлом:

Na2O2 + 2Na → 2Na2O

 

2) Реагируют с водородом (подробнее)

 

3) Реагируют с водой (подробнее)

 

4) Реагируют с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом:

3Mg + 2P → Mg3 P2 (t)

2Na + Cl2 → 2NaCl

Ca + 2C → CaC2 (t)

 

5) Реагируют с некоторыми кислотными оксидами:

CO2 + 2Mg → 2MgO + C

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si
SiO2 + 2Ca → 2CaO + Si
SiO2 + 2Ba → 2BaO + Si

 

6) Магний как восстановитель используется в производстве кремния и некоторых металлов:

2Mg + TiCl4 → 2MgCl2 + Ti (t)

 

7) Реакции Щ и ЩЗ металлов с растворами солей или кислот не рассматриваются, так как эти металлы очень бурно взаимодействуют с водой, и суммарная реакция изменится.

 

2. Алюминий

1) Реагирует с кислородом: 4Al + 3O2 → 2Al2O3

 

2) Не реагирует с водородом (из металлов только Щ и ЩЗ металлы взаимодействуют с водородом)

 

3) Реагирует с водой, если удалить оксидную пленку:

2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2

 

4) Реагирует с щелочами с выделением водорода (также Be и Zn):

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

 

5) Реагируют с галогенами, серой, азотом, фосфором, углеродом:

2Al + 3Cl2 → 2AlCl3

4Al + 3C → Al4C3

2Al + N2 → 2AlN (t)

 

6) Используется для восстановления менее активных металлов (алюмотермия):

3FeO + 2Al →  3Fe + Al2O3
Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3

 

7) Реагирует с кислотами-неокислителями, так как находится до водорода в ряду напряжений, с выделением водорода:

Al + H2SO4 (р) → Al2(SO4)3 + H2

 

8) Вытесняет менее активные металлы из их солей:

2Al + 3CuSO4 → Al2(SO4)3 + 3Cu

 

9) На холоде пассивируется концентрированными растворами серной и азотной кислот. При нагревании реагирует без выделения водорода.

 

3. Железо

1) Реагирует с кислородом:

3Fe + 2O2 → Fe3O4 (железная окалина)

В присутствии воды образуется ржавчина:
4Fe + 3O2 + 6H2O&nbsp → 4Fe(OH)3

 

2) Не реагирует с водородом (только Щ и ЩЗ металлы взаимодействуют с водородом)

Fe + H2 → реакция не идет

 

3) Реагирует с парами воды с образованием оксида:

3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (t)

 

4) Не реагирует с щелочами

Fe + NaOH → реакция не идет

 

5) Реагирует с кислородом, серой, галогенами при нагревании:

2Fe + 3F2 → 2FeF3 (образуется соль Fe+3)

2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 (образуется соль Fe+3)

2Fe + 3Br2 → 2FeBr3 (образуется соль Fe+3)

Fe + I2 → FeI2 (образуется соль Fe+2)

Fe + S → FeS

 

6) Реагирует с кислотами-неокислителями, так как находится до водорода в ряду напряжений, с выделением водорода:

Fe + H2SO4 (р) → FeSO4 + H2 (образуется соль Fe+2)

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H2

 

7) Вытесняет менее активные металлы из их солей:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu (образуется соль Fe+2)

 

8) На холодe пассивируется концентрированными растворами серной и азотной кислот (т.е. реакция не протекает). При нагревании реагирует без выделения водорода:

Fe + 6HNO3(к) → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (образуется соль Fe+3)

2Fe + 6H2SO4(к) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (образуется соль Fe+3)

 

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Некоторые химические элементы называются металлами . Они являются большинством элементов периодической таблицы. Эти элементы обычно обладают следующими свойствами:

  1. Они могут проводить электричество и тепло.
  2. Их легко сформировать.
  3. У них блестящий вид.
  4. Они имеют высокую температуру плавления.

Большинство металлов остаются твердыми при комнатной температуре, но это не обязательно.Ртуть жидкая. Сплавы - это смеси, в которых хотя бы одна часть смеси представляет собой металл. Примеры металлов: алюминий, медь, железо, олово, золото, свинец, серебро, титан, уран и цинк. Хорошо известные сплавы включают бронзу и сталь.

Изучение металлов называется металлургией.

Признаки сходства металлов (свойства металлов) [изменить | изменить источник]

Большинство металлов твердые, блестящие, они кажутся тяжелыми и плавятся только при очень высоких температурах.Куски металла издают звон колокольчика при ударе чего-то тяжелого (они звонкие). Тепло и электричество могут легко проходить через металл (он проводящий). Кусок металла можно разбить на тонкий лист (он ковкий) или растянуть на тонкую проволоку (он пластичный). Металл трудно разорвать (у него высокая прочность на разрыв) или разбить (у него высокая прочность на сжатие). Если надавить на длинный тонкий кусок металла, он согнется, а не сломается (он эластичный). За исключением цезия, меди и золота, металлы имеют нейтральный серебристый цвет.

Не все металлы обладают этими свойствами. Ртуть, например, жидкая при комнатной температуре, свинец очень мягкий, а тепло и электричество не проходят через железо так, как через медь.

Мост в России металлический, вероятно, железный или стальной.

Металлы очень полезны людям. Их используют для изготовления инструментов, потому что они могут быть прочными и легко поддающимися обработке. Из железа и стали строили мосты, здания или корабли.

Некоторые металлы используются для изготовления таких предметов, как монеты, потому что они твердые и не изнашиваются быстро.Например, медь (блестящая и красного цвета), алюминий (блестящая и белая), золото (желтая и блестящая), а также серебро и никель (также белые и блестящие).

Некоторые металлы, например сталь, можно делать острыми и оставаться острыми, поэтому их можно использовать для изготовления ножей, топоров или бритв.

Редкие металлы с высокой стоимостью, такие как золото, серебро и платина, часто используются для изготовления ювелирных изделий. Металлы также используются для изготовления крепежа и шурупов. Кастрюли, используемые для приготовления пищи, могут быть сделаны из меди, алюминия, стали или железа.Свинец очень тяжелый и плотный, и его можно использовать в качестве балласта на лодках, чтобы не допустить их опрокидывания или защитить людей от ионизирующего излучения.

Многие изделия, сделанные из металлов, на самом деле могут быть сделаны из смесей по крайней мере одного металла с другими металлами или с неметаллами. Эти смеси называются сплавами. Некоторые распространенные сплавы:

Люди впервые начали делать вещи из металла более 9000 лет назад, когда они обнаружили, как получать медь из [] руды. Затем они научились делать более твердый сплав - бронзу, добавляя к ней олово.Около 3000 лет назад они открыли железо. Добавляя небольшое количество углерода в железо, они обнаружили, что из них можно получить особенно полезный сплав - сталь.

В химии металл - это слово, обозначающее группу химических элементов, обладающих определенными свойствами. Атомы металла легко теряют электрон и становятся положительными ионами или катионами. Таким образом, металлы не похожи на два других вида элементов - неметаллы и металлоиды. Большинство элементов периодической таблицы - металлы.

В периодической таблице мы можем провести зигзагообразную линию от элемента бора (символ B) до элемента полония (символ Po). Элементы, через которые проходит эта линия, - это металлоиды. Элементы, расположенные выше и справа от этой линии, являются неметаллами. Остальные элементы - это металлы.

Большинство свойств металлов обусловлено тем, что атомы в металле не очень крепко удерживают свои электроны. Каждый атом отделен от других тонким слоем валентных электронов.

Однако некоторые металлы отличаются. Примером может служить металлический натрий. Он мягкий, плавится при низкой температуре и настолько легкий, что плавает на воде. Однако людям не следует пробовать это, потому что еще одно свойство натрия состоит в том, что он взрывается при соприкосновении с водой.

Большинство металлов химически стабильны и не вступают в реакцию легко, но некоторые реагируют. Реактивными являются щелочные металлы, такие как натрий (символ Na) и щелочноземельные металлы, такие как кальций (символ Ca). Когда металлы действительно вступают в реакцию, они часто реагируют с кислородом.Оксиды металлов являются основными. Оксиды неметаллов кислые.

Соединения, в которых атомы металлов соединены с другими атомами, образуя молекулы, вероятно, являются наиболее распространенными веществами на Земле. Например, поваренная соль - это соединение натрия.

Кусок чистой меди, найденной как самородная медь

Считается, что использование металлов отличает людей от животных. Прежде чем использовать металлы, люди делали инструменты из камня, дерева и костей животных. Сейчас это называется каменным веком.

Никто не знает, когда был найден и использован первый металл. Вероятно, это была так называемая самородная медь, которую иногда находят большими кусками на земле. Люди научились делать из него медные инструменты и другие вещи, хотя для металла он довольно мягкий. Они научились плавке, чтобы получать медь из обычных руд. Когда медь плавили на огне, люди научились делать сплав под названием бронза, который намного тверже и прочнее меди. Из бронзы делали ножи и оружие.Это время в истории человечества примерно после 3300 г. до н.э. часто называют бронзовым веком, то есть временем бронзовых инструментов и оружия.

Примерно в 1200 году до нашей эры некоторые люди научились делать железные орудия труда и оружие. Они были даже тверже и прочнее бронзы, и это было преимуществом на войне. Время железных инструментов и оружия теперь называется железным веком. . Металлы были очень важны в истории человечества и цивилизации. Железо и сталь сыграли важную роль в создании машин. Золото и серебро использовались в качестве денег, чтобы люди могли торговать, то есть обмениваться товарами и услугами на большие расстояния.

В астрономии металл - это любой элемент, кроме водорода или гелия. Это потому, что эти два элемента (а иногда и литий) - единственные, которые образуются вне звезд. В небе спектрометр может видеть признаки металлов и показывать астроному металлы в звезде.

В организме человека некоторые металлы являются незаменимыми питательными веществами, такими как железо, кобальт и цинк. Некоторые металлы могут быть безвредными, например рутений, серебро и индий. Некоторые металлы могут быть токсичными в больших количествах. Другие металлы, такие как кадмий, ртуть и свинец, очень ядовиты.Источники отравления металлами включают горнодобывающую промышленность, хвостохранилища, промышленные отходы, сельскохозяйственные стоки, профессиональные воздействия, краски и обработанную древесину.

.

Как металлы взаимодействуют с ДНК? - ScienceDaily

Чтобы бороться с раком, каждый год тысячи химических веществ проверяются на предмет их потенциального воздействия на опухолевые клетки. После того, как будет найдено соединение, способное подавлять рост раковых клеток, потребуется несколько лет исследований, прежде чем лекарство будет одобрено и может быть применено к пациентам. Выяснение различных путей, по которым лекарство действует в клетках человека, с целью прогнозирования возможных побочных эффектов обычно требует сложных и длительных экспериментов.

Команды Летисии Гонсалес с химического факультета Венского университета и Хасинто Са из Уппсальского университета разработали протокол, который позволяет с высокой точностью определять, как, где и почему лекарство взаимодействует с биомолекулами организма. «На первом этапе, используя высокоэнергетическое рентгеновское излучение синхротрона третьего поколения Swiss Light Source, определяется излюбленное место связывания лекарства внутри клетки», - объясняет Гонсалес. На втором этапе продвинутое теоретическое моделирование, частично выполненное на суперкомпьютере «Венский научный кластер», рационализирует предпочтение потенциального лекарства для этого конкретного места.

Ученые применили этот протокол к препарату Pt103, который, как известно, обладает цитотоксическими свойствами, но механизм действия неизвестен. Соединение Pt103, которое принадлежит к семейству так называемых препаратов на основе платины, показало многообещающую противоопухолевую активность в предыдущих исследованиях. До недавнего времени ученые могли только предполагать действие этого соединения с ДНК, обнаруженной внутри человека или раковой клетки. «Мы смогли показать, что препарат связывается с определенным участком ДНК, чего не ожидалось на основании предыдущих исследований.И мы могли бы также объяснить, почему наркотик атакует именно этот сайт ", - говорит Хуан Дж. Ногейра, исследователь из группы Гонсалеса и соавтор исследования. Используя эти недавно полученные знания, можно лучше понять функциональность соответствующего химиотерапевтическое средство, которое может привести к разработке новых и более эффективных лекарств.

История Источник:

Материалы предоставлены Венским университетом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

.

Как добыча металлов может повлиять на окружающую среду?

Материал адаптирован из: Hudson, T.L, Fox, F.D., and Plumlee, G..S. 1999. Добыча металлов и окружающая среда, с. 7,20-27,31-35,38-39. Опубликовано серией экологической информации Американского института геонаук.

Современные горнодобывающие предприятия активно стремятся смягчить потенциальные экологические последствия добычи металлов, и такие операции строго регулируются в США. Ключ к эффективному смягчению последствий лежит во внедрении достижений науки и техники, которые предотвращают нежелательные воздействия на окружающую среду или контролируют их.

Операции и отходы, связанные с добычей и обработкой металлов, являются основными причинами экологической озабоченности при добыче металлов. Проблемы включают:

Физические нарушения

Самыми большими физическими нарушениями на руднике являются фактические горные выработки, такие как открытые карьеры и связанные с ними свалки пустой породы. Горнодобывающие предприятия, такие как офисы, магазины и комбинаты, которые занимают небольшую часть нарушенной территории, обычно спасаются или сносятся, когда рудник закрывается.Карьеры и отвалы пустой породы являются основными визуальными и эстетическими эффектами горных работ. Подземная добыча обычно приводит к образованию относительно небольших площадок для отвала пустой породы размером от нескольких акров до десятков акров (0,1 км2). Эти участки обычно располагаются возле выходов подземных выработок. Открытые горные работы затрагивают более обширные территории, чем подземные горные работы, и, следовательно, оказывают большее визуальное и физическое воздействие. Поскольку количество пустой породы в карьерах обычно в два-три раза превышает количество добываемой руды, огромные объемы пустой породы удаляются из карьеров и откладываются на близлежащих территориях.

Отвалы от переработки, такие как хвостохранилища, отваи выщелачивания и кучи шлака, различаются по размеру, но могут быть очень большими. Водохранилища, связанные с некоторыми из крупнейших заводов, например на открытых медных рудниках, могут занимать тысячи акров (десятки км2) и иметь толщину в несколько сотен футов (около 100 м). Сваи кучного выщелачивания могут занимать от десятков до сотен акров (от 0,1 до 1 км2) и достигать нескольких сотен футов (около 100 м) в высоту. Они напоминают груды пустой породы по расположению и размеру, но имеют более точную конструкцию.Шлак - это стеклообразный побочный продукт плавки; Отвалы шлака могут занимать от десятков до сотен акров (от 0,1 до 1 км2) и иметь высоту более 100 футов (30 м).

Эти воздействия сохраняются на ландшафте до тех пор, пока нарушенные участки не стабилизируются и не будут восстановлены для других целей, таких как места обитания диких животных или зоны отдыха, после прекращения добычи.

Загрязнение почвы и воды от пустой породы и хвостохранилищ

Мобилизация металлов в пустой породе

Отвалы пустой породы обычно располагаются как можно ближе к руднику, чтобы минимизировать затраты на транспортировку.При неправильном управлении эрозия минерализованной пустой породы в поверхностные стоки может привести к концентрации металлов в отложениях ручьев. Эта ситуация может быть потенциально опасной, особенно если металлы находятся в химической форме, которая позволяет им легко выделяться из отложений в водотоки. Когда это происходит, металлы считаются «мобилизованными» и «биодоступными» в окружающей среде.

В некоторых случаях биодоступные металлы поглощаются растениями и животными, вызывая пагубные последствия.Несмотря на то, что текущая практика горных работ и рекультивации в США, руководствуясь экологическими нормами, сводит к минимуму или предотвращает эрозию пустой породы в водотоки, удаление пустой породы в местах, где она может размываться в поверхностные стоки, происходило исторически. Эти условия все еще существуют на некоторых старых или заброшенных шахтах.

Шлак - побочный продукт процесса плавки. Большинство шлаков, поскольку они состоят в основном из окисленного стекловидного материала, не являются столь значительным потенциальным источником выбросов металлов в окружающую среду, как отходы рудников и хвосты заводов.Однако некоторые шлаки могут содержать остаточные минералы, которые могут быть потенциальным источником выброса металлов в окружающую среду.

Дренаж кислых пород из пустой породы

Хотя характер пустой породы зависит от типа руды, многие пустые породы содержат сульфидные минералы, связанные с металлами, такие как свинец, цинк, медь, серебро или кадмий. Важным сульфидным минералом, распространенным в пустой породе, является пирит, сульфид железа. Когда пирит подвергается воздействию воздуха и воды, он подвергается химической реакции, называемой «окислением».«Процесс окисления создает кислые условия, которые могут препятствовать росту растений на поверхности кучи отходов. Голые, лишенные растительности материалы оранжевого цвета на поверхности делают некоторые участки пустой породы хорошо видимыми, и они являются наиболее очевидным результатом этих кислых условий.

Если вода проникает в пустую породу, содержащую пирит, в результате окисления вода подкисляется, что позволяет растворять металлы, такие как медь, цинк и серебро. Такое образование кислой воды обычно называют «дренаж кислой породы».«Если не предотвратить дренаж кислых пород и оставить его неконтролируемым, образующиеся кислые и содержащие металлы воды могут стекать в ручьи и загрязнять их или мигрировать в местные грунтовые воды. Кислотность загрязненных грунтовых вод может нейтрализоваться по мере их прохождения через почвы и скалы. Однако могут оставаться значительные уровни растворенных компонентов, что препятствует их использованию для питьевой воды или орошения.

Там, где происходит осушение кислых пород, растворение и последующая мобилизация металлов в поверхностные и подземные воды, вероятно, является наиболее значительным воздействием на окружающую среду, связанным с добычей сульфидных минералов металлов.Кислые и металлосодержащие грунтовые воды встречаются в заброшенных подземных выработках и выработках более глубоких участков, которые встречаются с грунтовыми водами минерализованной территории. Поскольку они обычно расположены на уровне или ниже уровня грунтовых вод, подземные шахты действуют как своего рода колодец, который постоянно наполняется водой. Поскольку эти воды перед сбросом мигрируют через подземные горные выработки, они взаимодействуют с минералами и горными породами, обнаженными в шахте. Если в этих породах присутствуют сульфидные минералы, особенно пирит, сульфиды могут окисляться и вызывать дренаж кислых пород.

Утечка кислоты из хвостов

Хвосты переработки сульфидных руд, в первую очередь медных, свинцовых и цинковых руд, могут иметь более высокие концентрации пирита, чем обычные в пустой породе. Кроме того, поскольку хвосты состоят из мелких минеральных частиц размером с мелкий песок и меньше, они могут реагировать с воздухом и водой более легко, чем пустые породы. Таким образом, вероятность развития кислых условий в обогащенных пиритом хвостах очень высока.

Просачивание из хвостов можно предотвратить или свести к минимуму, поместив непроницаемый барьер, например глину, на дно водохранилища перед захоронением хвостов. Многие хвостохранилища до 1970-х годов не имели таких барьеров. Проникновение поверхностных вод в хвостохранилище можно предотвратить, используя методы рекультивации, которые облегчают сток, а не скопление поверхностных вод. Если не предотвратить или не контролировать, кислые и содержащие металлы воды из хвостохранилища могут повлиять на среду обитания ручьев и грунтовые воды.

Загрязнение воздуха

На некоторых участках выбросы газа и твердых частиц, которые были выброшены в атмосферу в результате прошлых операций по плавке, были источником беспокойства для здоровья человека и воздействия на окружающую среду. Осознавая важность сведения к минимуму и смягчения этого воздействия, современные металлургические заводы используют процессы, которые резко сокращают выбросы твердых частиц и диоксида серы.

В прошлом диоксид серы был наиболее распространенным источником беспокойства, поскольку он вступает в реакцию с водяным паром из атмосферы с образованием серной кислоты или «кислотного дождя».«Кислые условия, которые развиваются в почвах, где эти выбросы осаждаются, могут нанести вред существующей растительности и помешать росту новой растительности. Бесплодные районы вблизи плавильных заводов оказывали стойкое воздействие на окружающую среду в результате исторической плавки. Некоторые пострадавшие районы, существовавшие десятилетиями, сейчас начинают восстанавливаться.

В некоторых случаях выбросы от старых металлургических заводов могли повлиять на здоровье человека. Например, повышенные уровни свинца в крови были измерены у жителей некоторых населенных пунктов, расположенных вблизи свинцово-цинковых заводов во время их работы.Сегодня плавильные операции в сочетании с экологическим контролем применяются для предотвращения потенциальных проблем для окружающей среды и здоровья, связанных с выбросами.

Общественная безопасность

Старые горнодобывающие предприятия по своей сути интересны для людей, но также потенциально опасны. У них могут быть ямы на поверхности, открытые или скрытые входы в подземные выработки или старые интересные постройки. Еще одним соображением безопасности на некоторых рудниках является проседание или проседание грунта. Земля может постепенно оседать там, где подземные выработки подошли близко к поверхности.Поскольку неожиданное обрушение может произойти без предупреждения, такие области обычно выявляются, и их следует избегать. Когда современные шахты закрываются, владельцы шахт уменьшают такие опасности, перекрывая горные выработки, меняя градацию и уменьшая крутые склоны наземных выработок, а также утилизируя или снося здания и сооружения.

В некоторых штатах, где распространены старые горнодобывающие районы, таких как Колорадо и Невада, нынешние владельцы шахт, правительственные агентства или другие заинтересованные стороны могут осуществлять проекты рекультивации и снижения уровня безопасности, направленные на устранение опасностей на этих участках.Как минимум, эти программы выявляют опасности, устанавливают предупреждающие знаки и знаки запрета вторжения и ограждают опасные зоны. Закрытие входов в старые подземные выработки также может быть частью этих усилий. Некоторые заброшенные горные выработки стали важными местами обитания колоний летучих мышей. Закрытие шахтных отверстий может быть спроектировано так, чтобы летучим мышам был обеспечен постоянный доступ и защита. Эта практика особенно ценна для исчезающих видов летучих мышей. Поскольку многие старые шахты могут быть небезопасными, случайного посетителя таких мест предостерегают, чтобы он проявлял осторожность и не заходил на них.

Узнать больше

  • Добыча металлов и окружающая среда (буклет), Американский институт геофизических исследований
    Предоставляет основную информацию о цикле добычи полезных ископаемых, от разведки полезных ископаемых до закрытия шахты. В буклете обсуждаются экологические аспекты добычи металлов и показаны способы, которыми наука и технологии помогают предотвратить или уменьшить воздействие на окружающую среду.
  • Понимание загрязнителей, связанных с месторождениями полезных ископаемых (информационный бюллетень), U.S. Геологическая служба
    Существенное загрязнение может исходить от природных отложений, а также от бездействующих шахт. В этом информационном бюллетене 2007 года представлен обзор исследований Геологической службы США о том, как металлы и кислые воды выделяются из полезных ископаемых и бездействующих шахт.
  • Свяжитесь с вашим государственным горнодобывающим агентством: Ссылки на государственные горнодобывающие агентства, Управление по безопасности и охране здоровья в шахтах
.

Что такое химия? | Живая наука

Вы можете думать о химии только в контексте лабораторных тестов, пищевых добавок или опасных веществ, но область химии включает в себя все, что нас окружает.

«Все, что вы слышите, видите, обоняние, вкус и прикосновение, связано с химией и химическими веществами (материей)», согласно Американскому химическому обществу (ACS), некоммерческой научной организации по развитию химии, учрежденной США. Конгресс. "А слышание, видение, дегустация и прикосновение - все это связано с запутанной серией химических реакций и взаимодействий в вашем теле."

Итак, даже если вы не работаете химиком, вы занимаетесь химией или чем-то, что связано с химией, практически со всем, что вы делаете. В повседневной жизни вы занимаетесь химией, когда готовите, когда используете уборку. моющие средства, чтобы вытереть столешницу, когда вы принимаете лекарства или разбавляете концентрированный сок, чтобы вкус не был таким интенсивным.

Связанный: Вау! Огромный взрыв «сахарной ваты» в детской химической лаборатории

Согласно ACS, химия - это изучение материи, определяемой как все, что имеет массу и занимает пространство, а также изменения, которые материя может претерпеть, когда она находится в различных средах и условиях.Химия стремится понять не только свойства материи, такие как масса или состав химического элемента, но также то, как и почему материя претерпевает определенные изменения - трансформировалось ли что-то из-за того, что оно соединилось с другим веществом, замерзло, потому что оно было оставлено на две недели в морозильник или изменил цвет из-за слишком сильного воздействия солнечного света.

Основы химии

Причина, по которой химия затрагивает все, что мы делаем, заключается в том, что почти все, что существует, можно разбить на химические строительные блоки.

Основными строительными блоками в химии являются химические элементы, которые представляют собой вещества, состоящие из одного атома. Каждое химическое вещество уникально, состоит из определенного количества протонов, нейтронов и электронов и идентифицируется по названию и химическому символу, например «C» для углерода. Элементы, которые ученые обнаружили на данный момент, перечислены в периодической таблице элементов и включают как элементы, встречающиеся в природе, такие как углерод, водород и кислород, так и созданные человеком, например Лоуренсий.

Связанный: Как элементы сгруппированы в периодической таблице?

Химические элементы могут соединяться вместе, образуя химические соединения, которые представляют собой вещества, состоящие из нескольких элементов, таких как диоксид углерода (который состоит из одного атома углерода, соединенного с двумя атомами кислорода), или нескольких атомов одного элемента, как газообразный кислород (который состоит из двух атомов кислорода, соединенных вместе). Эти химические соединения могут затем связываться с другими соединениями или элементами, образуя бесчисленное множество других веществ и материалов.

Химия - это физическая наука

Химия обычно считается физической наукой в ​​соответствии с определением Британской энциклопедии, поскольку изучение химии не связано с живыми существами. Большая часть химии, связанной с исследованиями и разработками, такими как создание новых продуктов и материалов для клиентов, относится к этой сфере.

Но, по мнению Биохимического общества, различия как физическая наука становятся немного размытыми в случае биохимии, которая исследует химию живых существ.Химические вещества и химические процессы, изучаемые биохимиками, технически не считаются «живыми», но их понимание важно для понимания того, как устроена жизнь.

Химия - это физическая наука, что означает, что она не касается «живых» существ. Один из способов, которым многие люди регулярно занимаются химией, возможно, даже не осознавая этого, - это приготовление пищи и выпечка. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Пять основных разделов химии

Согласно онлайн-учебнику химии, опубликованному LibreText, химия традиционно делится на пять основных направлений.Есть также более специализированные области, такие как пищевая химия, химия окружающей среды и ядерная химия, но в этом разделе основное внимание уделяется пяти основным субдисциплинам химии.

Аналитическая химия включает в себя анализ химических веществ и включает качественные методы, такие как изучение изменений цвета, а также количественные методы, такие как определение точной длины (длин) волны света, которую поглощает химическое вещество, что приводит к изменению цвета.

Эти методы позволяют ученым охарактеризовать множество различных свойств химических веществ и могут принести пользу обществу разными способами.Например, аналитическая химия помогает компаниям, производящим продукты питания, делать замороженные обеды вкуснее, обнаруживая, как химические вещества в продуктах питания меняются с течением времени. Аналитическая химия также используется для мониторинга состояния окружающей среды, например, путем измерения химических веществ в воде или почве.

Биохимия , как упоминалось выше, использует химические методы, чтобы понять, как биологические системы работают на химическом уровне. Благодаря биохимии исследователи смогли составить карту генома человека, понять, что различные белки делают в организме, и разработать лекарства от многих болезней.

Связано: Раскрытие генома человека: 6 молекулярных вех

Неорганическая химия изучает химические соединения в неорганических или неживых объектах, таких как минералы и металлы. Традиционно неорганическая химия рассматривает соединения, которые не , а содержат углерод (которые охватываются органической химией), но это определение не совсем точное, согласно ACS.

Некоторые соединения, изучаемые в неорганической химии, такие как «металлоорганические соединения», содержат металлы, которые связаны с углеродом - основным элементом, изучаемым в органической химии.Таким образом, такие соединения считаются частью обеих областей.

Неорганическая химия используется для создания множества продуктов, включая краски, удобрения и солнцезащитные кремы.

Органическая химия занимается химическими соединениями, содержащими углерод - элемент, который считается необходимым для жизни. Химики-органики изучают состав, структуру, свойства и реакции таких соединений, которые наряду с углеродом содержат другие неуглеродные элементы, такие как водород, сера и кремний.Органическая химия используется во многих областях, как описано в ACS, таких как биотехнология, нефтяная промышленность, фармацевтика и пластмассы.

Физическая химия использует концепции физики, чтобы понять, как работает химия. Например, выяснить, как атомы движутся и взаимодействуют друг с другом, или почему некоторые жидкости, включая воду, превращаются в пар при высоких температурах. Физические химики пытаются понять эти явления в очень малом масштабе - на уровне атомов и молекул - чтобы сделать выводы о том, как работают химические реакции и что придает конкретным материалам их уникальные свойства.

Согласно ACS, этот тип исследований помогает информировать другие отрасли химии и важен для разработки продуктов. Например, физико-химики могут изучать, как определенные материалы, такие как пластик, могут реагировать с химическими веществами, с которыми материал предназначен для контакта.

Чем занимаются химики?

Химики работают в различных областях, включая исследования и разработки, контроль качества, производство, защиту окружающей среды, консалтинг и право. Согласно ACS, они могут работать в университетах, в правительстве или в частном секторе.

Вот несколько примеров того, чем занимаются химики:

Исследования и разработки

В академических кругах химики, выполняющие исследования, стремятся получить дополнительные знания по определенной теме и не обязательно имеют в виду конкретное приложение. Однако их результаты все еще могут быть применены к соответствующим продуктам и приложениям.

В промышленности химики, занимающиеся исследованиями и разработками, используют научные знания для разработки или улучшения конкретного продукта или процесса.Например, пищевые химики улучшают качество, безопасность, хранение и вкус продуктов; химики-фармацевты разрабатывают и анализируют качество лекарств и других лекарственных форм; а агрохимики разрабатывают удобрения, инсектициды и гербициды, необходимые для крупномасштабного растениеводства.

Иногда исследования и разработки могут включать не улучшение самого продукта, а скорее производственный процесс, связанный с его изготовлением. Инженеры-химики и инженеры-технологи придумывают новые способы сделать производство своей продукции более простым и рентабельным, например, увеличить скорость и / или выход продукта при заданном бюджете.

Охрана окружающей среды

Химики-экологи изучают, как химические вещества взаимодействуют с окружающей средой, характеризуя химические вещества и химические реакции, присутствующие в естественных процессах в почве, воде и воздухе. Например, ученые могут собирать почву, воду или воздух в интересующем месте и анализировать их в лаборатории, чтобы определить, загрязнила ли деятельность человека окружающую среду или повлияет ли на нее иным образом. Некоторые химики-экологи также могут помочь восстановить или удалить загрязнители из почвы, по словам У.С. Бюро статистики труда.

Связано: Почему удобрения опасны (инфографика)

Ученые, имеющие опыт работы в области химии окружающей среды, также могут работать консультантами в различных организациях, таких как химические компании или консалтинговые фирмы, предоставляя рекомендации о том, как можно применять методы и процедуры в соответствие экологическим нормам.

Закон

Химики могут использовать свое академическое образование, чтобы давать советы или защищать научные вопросы.Например, химики могут работать в сфере интеллектуальной собственности, где они могут применять свои научные знания к вопросам авторского права в науке, или в экологическом праве, где они могут представлять группы с особыми интересами и подавать заявки на одобрение регулирующих органов до того, как начнутся определенные действия.

Химики также могут выполнять анализы, помогающие правоохранительным органам. Судебные химики собирают и анализируют вещественные доказательства, оставленные на месте преступления, чтобы помочь определить личности причастных к делу людей, а также ответить на другие жизненно важные вопросы относительно того, как и почему было совершено преступление.Судебные химики используют широкий спектр методов анализа, таких как хроматография и спектрометрия, которые помогают идентифицировать и количественно определять химические вещества.

Дополнительные ресурсы:

.

Смотрите также