Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.1: Хімія - Центральна наука

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    21761

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    1. Визначте хімію по відношенню до інших наук.
    2. Використовуйте фізичні та хімічні властивості, включаючи фазу, для опису речовини.

    Хімія - це вивчення матерії - з чого вона складається, які її властивості та як вона змінюється. Можливість описати інгредієнти в торт і як вони змінюються, коли торт випікається називається хімією. Матерія - це все, що має масу і займає простір - тобто все, що фізично реально. Деякі речі легко ідентифікувати як матерію—наприклад, цю книгу. Інші не настільки очевидні. Оскільки ми так легко рухаємося по повітрю, ми іноді забуваємо, що це теж матерія.

    Хімія - одна з галузей науки. Наука - це процес, за допомогою якого ми дізнаємося про природний Всесвіт, спостерігаючи, тестуючи, а потім генеруючи моделі, які пояснюють наші спостереження. Оскільки фізична всесвіт настільки велика, існує безліч різних галузей науки (рис.\(\PageIndex{1}\)). Таким чином, хімія - це вивчення матерії, біологія - це вивчення живих істот, а геологія - вивчення гірських порід і землі. Математика - це мова науки, і ми будемо використовувати її для передачі деяких ідей хімії.

    Ілюстрація\(\PageIndex{1}\): Взаємозв'язки між деякими основними галузями науки. Хімія лежить більш-менш посередині, що підкреслює її важливість для багатьох галузей науки. (CC BY-SA-NC; анонімний)

    Хоча ми ділимо науку на різні галузі, між ними є багато перекриття. Наприклад, деякі біологи і хіміки працюють в обох сферах настільки, що їх робота називається біохімією. Аналогічним чином геологія та хімія перекриваються в області, яка називається геохімією. На малюнку\(\PageIndex{1}\) показано, скільки окремих галузей науки пов'язані між собою; крім перерахованих тут є багато інших галузей науки.

    Як працюють вчені? Як правило, вони слідують процесу, який називається науковим методом. Науковий метод являє собою організовану процедуру вивчення відповідей на питання і внесення пояснень до спостережень. Кроки наукового методу можуть бути не такими чіткими в реальному житті, як описано тут, але більшість наукових робіт слідують цьому загальному обрису.

    1. Запропонуйте гіпотезу. Вчений генерує перевірену ідею або гіпотезу, щоб спробувати відповісти на питання або пояснити спостереження про те, як працює природний Всесвіт. Деякі люди використовують теорію слів замість гіпотези, але слово гіпотеза є належним словом в науці. Для наукових застосувань слово теорія є загальним твердженням, що описує великий набір спостережень і даних. Теорія являє собою найвищий рівень наукового розуміння.
    2. Перевірте гіпотезу. Вчений оцінює гіпотезу, розробляючи та проводячи експерименти для її перевірки. Якщо гіпотеза проходить перевірку, це може бути правильною відповіддю на питання. Якщо гіпотеза не проходить тест, це може бути не гарною відповіддю.
    3. Уточніть гіпотезу, якщо це необхідно. Залежно від результатів експериментів, вчений може захотіти змінити гіпотезу, а потім перевірити її ще раз. Іноді результати показують, що оригінальна гіпотеза абсолютно неправильна, і в цьому випадку вченому доведеться розробити нову гіпотезу.

    Не всі наукові дослідження досить прості, щоб їх розділити на ці три дискретні кроки. Але ці кроки являють собою загальний метод, за допомогою якого вчені дізнаються про нашу природну всесвіт.

    Фізико-хімічні властивості та зміни

    Властивості, які хіміки використовують для опису речовини, діляться на дві загальні категорії. Фізичні властивості - це характеристики, які описують матерію. Вони включають такі характеристики, як розмір, форма, колір і маса. Ці характеристики можна спостерігати або вимірювати, не змінюючи ідентичності розглянутого питання. Хімічні властивості - це характеристики, які описують, як речовина змінює свою хімічну структуру або склад. Прикладом хімічної властивості є горючість - здатність матеріалу до горіння - оскільки горіння (також відоме як горіння) змінює хімічний склад матеріалу. Спостереження за хімічними властивостями передбачає хімічну зміну розглянутої речовини, в результаті чого виникає речовина з різною ідентичністю та різними фізико-хімічними властивостями. Частина розуміння матерії вміє її описати. Один із способів хіміки описують речовину - привласнювати різні види властивостей різним категоріям.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): (ліворуч) Танення льоду - це фізична зміна. Коли рідка вода (\(H_2O\)) замерзає в твердий стан (лід), вона виявляється зміненою; Однак ця зміна є лише фізичним, оскільки склад складових молекул однаковий: 11,19% водню та 88,81% кисню по масі. (праворуч) Спалювання воску для утворення води та вуглекислого газу - це хімічна реакція. (CC СА-БИ-3.0; Андріккос)

    З нашого досвіду роботи з водою ми знаємо, що речовини можуть змінюватися від однієї фази до іншої, якщо умови правильні. Як правило, зміна температури речовини (і, рідше, тиску, що чиниться на нього) може викликати фізичний процес, при якому речовина змінюється від однієї фази до іншої. Приклади зведені в табл\(\PageIndex{1}\).

    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Фізичні зміни
    Змінити Ім'я
    від твердого до рідкого плавлення, фьюжн
    тверда до газу сублімації
    рідина до газу кип'ятіння, випаровування
    рідкий до твердого затвердіння, заморожування
    газ в рідину конденсату
    газ до твердого осадження

    Різниця між фізичною реакцією і хімічною реакцією полягає в складі. У хімічній реакції відбувається зміна складу розглянутих речовин; при фізичній зміні спостерігається різниця у зовнішньому вигляді, запаху або простому відображенні зразка речовини без зміни складу. Хоча ми називаємо їх фізичними «реакціями», жодної реакції насправді не відбувається. Для того щоб реакція відбулася, повинна відбутися зміна елементного складу розглянутої речовини. Таким чином, ми просто будемо називати «фізичні реакції» фізичними змінами відтепер.

    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    Класифікуйте кожне з наступних змін як фізичне або хімічне:

    1. конденсація пари
    2. спалювання бензину
    3. скисання молока
    4. розчинення цукру у воді
    5. плавлення золота
    Відповідь
    1. фізичні
    2. хімічні
    3. хімічні
    4. фізичні
    5. фізичні
    Вправа\(\PageIndex{2}\)

    Класифікуйте кожне з наступних змін як фізичне або хімічне:

    1. спалювання вугілля
    2. танення льоду
    3. змішування шоколадного сиропу з молоком
    4. вибух петарди
    5. намагнічування викрутки
    Відповідь
    1. хімічні
    2. фізичні
    3. фізичні
    4. хімічні
    5. фізичні

    Ключові виноси

    • Хімія - це вивчення речовини і того, як вона поводиться.
    • Науковий метод - це загальний процес, за допомогою якого ми дізнаємося про природний Всесвіт.