1: Вступ - Амбіт хімії
- Page ID
- 24230
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Наука про хімію займається складом, властивостями та структурою речовини та способами, за допомогою яких речовини можуть змінюватися від однієї форми до іншої. Оскільки все, що має масу і займає простір, можна класифікувати як матерію, це означає, що хімія пов'язана майже з усім у Всесвіті. Але це визначення занадто широке, щоб бути корисним. Хімія - не єдина наука, яка займається складом і перетвореннями речовини. Деяка речовина складається з клітин, які трансформуються мейозом та іншими процесами, які вивчають біологи. Матерія також складається з субатомних частинок, званих лептонами, які трансформуються такими процесами, як анігіляція, вивчена фізиками. Хіміки унікальні тим, що вони розуміють або пояснюють все, від нашого тіла до нашого Всесвіту, з точки зору властивостей трохи більше 100 видів атомів, знайдених у всій матерії, і дивовижної різноманітності молекул та інших атомних структур, які створюються шляхом формування та розриву зв'язків між атомами.
- 1.1: Прелюдія до хімії
- Наука про хімію займається складом, властивостями та структурою речовини та способами, за допомогою яких речовини можуть змінюватися від однієї форми до іншої. Оскільки все, що має масу і займає простір, можна класифікувати як матерію, це означає, що хімія пов'язана майже з усім у Всесвіті. Але це визначення занадто широке, щоб бути корисним. Хімія - не єдина наука, яка займається складом і перетвореннями речовини.
- 1.2: Що роблять хіміки
- Які речі роблять хіміки? Як і більшість вчених, вони спостерігають і вимірюють складові природного світу. На основі цих спостережень вони намагаються розставити речі в корисні, відповідні категорії та сформулювати наукові закони, які узагальнюють результати безлічі спостережень. Як і інші вчені, хіміки намагаються пояснити свої спостереження і закони за допомогою теорій або моделей. Вони постійно використовують атоми, молекули та інші дуже дрібні частинки.
- 1.3: Обробка великих і малих чисел
- Результати часто включають дуже великі числа або дуже малі дроби. Такі цифри незручно писати і важко читати правильно. Один підхід передбачає те, що називається науковим позначенням або експоненціальним позначенням.
- 1.4: Міжнародна система одиниць (СІ)
- Метрична система зазнала постійної еволюції та вдосконалення з моменту її первинного прийняття Францією. Починаючи з 1899 року, було проведено низку міжнародних конференцій з метою переосмислення та регуляризації системи одиниць. У 1960 році одинадцята конференція з ваг та мір запропонувала серйозні зміни в метричній системі та запропонувала нову назву — Міжнародна система одиниць — для переглянутої метричної системи.
- 1.5: Префікси SI
- Базові одиниці СІ не завжди мають зручний розмір для конкретного вимірювання. Наприклад, метр був би занадто великим для повідомлення про товщину цієї сторінки, але досить невеликим для відстані від Чикаго до Детройта. Для подолання цієї перешкоди СІ включає ряд префіксів, кожен з яких представляє ступінь 10. Вони дозволяють зменшити або збільшити базові блоки SI до зручних розмірів.
- 1.6: Вимірювання, величини та коефіцієнти єдності
- Припустимо, що ви зіткнулися з певною проблемою. Тоді ми можемо побачити, як наукове мислення може допомогти вирішити це. Припустимо, що ви живете поблизу великого заводу, який виробляє цемент. Дим від рослини осідає на вашому автомобілі і будинку, викликаючи невеликі ями в фарбі. Ви хотіли б зупинити цю проблему забруднення повітря, але як?
- 1.7: Помилки при вимірюванні
- Наукові вимірювання не мають ніякої цінності (або, принаймні, вони насправді не наукові), якщо вони не даються з деяким твердженням помилок, які вони містять. Якщо опитування повідомляє, що один кандидат веде іншого на 5%, це може бути політично корисним для кандидату-переможця. Але всі респектабельні опитування є науковими, і повідомляють про помилки.
- 1.8: Обсяг
- Об'єм - це об'єм тривимірного простору, який займає речовина або об'єкт. Найбільш часто використовуваними похідними одиницями є одиниці об'єму. Як ми вже переконалися, розрахунок обсягу об'єкта вимагає, щоб всі 3 виміри були перемножені разом (довжина, ширина, висота). При цьому одиницею об'єму СІ є кубічний метр. Це досить великий для використання в хімічній лабораторії, і тому частіше використовують кубічний дециметр або кубічний сантиметр.
- 1.9: Щільність
- Терміни важкий і легкий зазвичай використовуються двома різними способами. Ми маємо на увазі вагу, коли говоримо, що дорослий важчий за дитину. Однак щось інше посилається на те, коли ми говоримо, що дуб важчий, ніж деревина бальзи. Невелика гоління дуба, очевидно, важить менше, ніж кімната з дерева бальзи, але дуб важчий в тому сенсі, що шматок заданого розміру важить більше, ніж шматок бальзи такого ж розміру. Те, що ми насправді порівнюємо, - це маса на одиницю об'єму, тобто щільність.
- 1.10: Коефіцієнти перетворення та функції
- «Розмірний аналіз», який ми розробляємо для задач перетворення одиниць, повинен бути використаний з обережністю у випадку функцій. Коли ми маємо на увазі один і той же об'єкт або зразок матеріалу, часто корисно мати можливість перетворити один параметр в інший. Перетворення одного виду величини в інший зазвичай робиться з тим, що можна назвати коефіцієнтом перетворення, тобто засноване на математичному рівнянні, яке пов'язує параметри.