Chimie si Fizica

Chimie
Chimia este una din științele fundamentale, care studiază substanțele cu structura și proprietățile lor, urmărind în același timp modificările produse asupra acestora de reacțiile chimice.[1] Întrucât toate substanțele sunt compuse din atomi, capabili să formeze molecule, studiul chimiei se axează în general pe interdependența dintre atomi și molecule. Chimia modernă a evoluat din alchimie, urmând revoluția chimică (1973).
Disciplinele cuprinse în chimie sunt grupate tradițional după tipul de materie studiată sau tipul de studiu. Acestea includ chimia anorganică (studiul materiei anorganice), chimia organică (studiul materiei organice, vii), biochimia (studiul substanțelor găsite în organismele biologice), chimie fizică (studiile legate de energie despre sistemele chimice la scară macro-, moleculară și submoleculară), electrochimie, chimia analitică (analiza mostrelor de material pentru a dobândi o înțelegere a compoziției chimice și structurii acestuia), etc. Multe alte discipline specializate au ieșit la suprafață în anii recenți, ex. neurochimia - studiul sistemului nervos.
Prezentare generală
Laborator, Institutul de Biochimie , Universitatea din Köln
Chimia este știința care studiază substanțele chimice care sunt constituite din atomi sau particulele subatomice, precum protonii, electronii și neutronii. [2][3] Atomii se combină pentru producerea moleculelor și a cristalelor. Chimia mai este numită și știința de mijloc sau știința centrală, întrucât combină toate celelalte științe ale naturii, precum astronomia, fizica, biologia și geologia.[4][5]
Nașterea chimiei poate fi atribuită anumitor practici, numite alchimie, care sunt efectuate de mai multe milenii în multe părți din lume, în mod special în Orientul Mijlociu.[6]
Structura obiectelor pe care le folosim de zi cu zi și proprietățile materiei cu care interacționăm sunt consecințe ale proprietăților substanțelor chimice și ale interacțiunilor lor. Spre exemplu, oțelul este mai dur decât fierul pentru că atomii din el sunt mai strâns legați, formând o structură cristalină mai rigidă. Lemnul arde sau este supus oxidării rapide pentru că poate reacționa în mod spontan cu oxigenul în cadrul unei reacții chimice deasupra unei anumite temperaturi. Zahărul și sarea se dizolvă în apă deoarece proprietățile lor moleculare/ionice permit dizolvarea în condiții ambientale.
Transformările care sunt studiate în cadrul chimiei sunt rezultatul interacțiunii fie dintre substanțe chimice diferite fie dintre materie și energie. Chimia tradițională implică studiile interacțiunilor dintre substanțe într-un laborator specializat folosind diverse vase de laborator.[7]
O reacție chimică este transformarea unor substanțe în una sau mai multe alte substanțe. Poate fi reprezentată simbolic printr-o ecuație chimică. Numărul atomilor de pe partea stângă și dreaptă a acestor ecuații chimice trebuie sa fie egal. Natura reacțiilor chimice pe care o substanță le poate suferi și descărcările de energie ce pot surveni sunt definite prin anumite legi de bază, numite și legi chimice.
Energia și entropia sunt la fel de importante în majoritatea studiilor chimiei. Substanțele chimice sunt clasificate în funcție de structura lor dar și de compoziția lor chimică. Ele pot fi analizate folosind instrumete de analiză chimică, precum spectroscopia și cromatografia.
Chimia e o parte integrată din studiul științelor naturii atât în școala gimnazială cât și la liceu, de altfel în unele țări europene, printre care și România, chimia are rezervate ore de curs separate, cu profesori specializați. La acest nivel, chimia este adesea numită chimie generală care introduce o largă varietate de concepte fundamentale care permit elevului să obțină îndemânarea și tehnica necesară la niveluri mai avansate, acolo unde chimia este studiată la fel în toate disciplinele ei. Oamenii de știință care se ocupă cu cercetarea în domeniul chimiei se numesc chimiști. Majoritatea se specializeză pe una sau câteva din disciplinele acestei științe. Mai multe detalii aici
Istoric
Articol principal: Istoria chimiei.
Vechii egipteni au pinierat arta chimiei sintetice acum aproape 4000 de ani.[8] Pe la sfârșitul celui de-al doilea mileniu î.Hr., populațiile antice dețineau deja tehnologiile necesare care urmau să formeze bazele mai multor ramuri ale chimiei cum ar fi: extragerea metalelor din minereuri, obținerea vaselor de lut, fermentarea berii și a vinului, crearea de pigmenți pentru cosmetice și picturi, extragerea substanțelor din plante în scopul utilizării lor ca medicament sau ca parfum, obținera brânzei, obținerea sticlei și obținerea de aliaje precum bronzul.
Nașterea chimiei poate fi atribuită foarte comunului fenomen al arderii, care a dus la apariția metalurgiei - arta și știința care se ocupă cu procesarea minereurilor de fier pentru obținerea metalelor. Goana după aur a dus la descoperirea procesului purificării lui, chiar dacă principiile care stăteau la baza ei nu erau prea bine înțelese - se credea că este o transformare, nu o purificare. Mulți școlari din acea vreme considerau că transformarea metalelor de bază în aur este posibilă, lucru care a dus la formarea alchimiei și căutarea pentru piatra filozofală, despre care se credea că va aduce astfel de transformări la o singură atingere.[9]
Atomismul grec datează din anul 440 î.Hr., după cum spune cartea De Rerum Natura (Natura Lucrurilor), scrisă de Lucretius în anul 50 î.Hr. [10][11]
Unii consideră arabii și perșii ca fiind cei mai vechi chimiști, cei care au introdus observarea precisă și experimentarea controlată și astfel descoperind multe substanțe chimice. Cei mai influenți chimiști musulmani erau Geber, al-Kindi, al-Razi și al-Bruni. Lucrările lui Geber au ajuns în Europa în secolul al XIV-lea, în Spania prin traducerile unui pseudo-Geber, care și-a semnat cărțile cu numele de „Geber”. Contribuția alchimiștilor și metalurgiștilor indieni a adus de asemenea o contribuție importantă.
Apariția chimiei în Europa a avut loc datorită epidemiilor frecvente de ciumă și molimi (cum ar fi moartea neagră) din așa-numitele Vremuri Întunecate, care a dus la o creștere a nevoii de medicamente. Se credea că există un medicament universal numit elixirul vieții care poate vindeca toate bolile, dar care, precum piatra filozofală, nu a fost niciodată găsit.
Deoarece pentru unii practicanți, alchimia era o ocupație intelectuală, în timp, au excelat în acest domeniu. Paracelsus, spre exemplu, respingea teoria celor patru elemente și cu o înțelegere destul de vagă a substanțelor chimice și medicamentelor, a format o formă hibridă de alchimie și știință, numită și chemiatrie sau iatrochimie.[12]
De asemenea, influențe ale filozofilor cum ar fi Sir Francis Bacon sau René Descartes, care voiau o anumită rigoare în matematică și cereau eliminarea dogmelor și subiectivismului din observațiile științifice, au dus la revoluția științifică. În chimie, ea a început cu Robert Boyle (1627-1691), care formulat ecuații precum Legea lui Boyle, cu privire la proprietățile stării gazoase. Mai târziu au urmat legea conservării masei substanțelor în 1783 și dezvoltarea teoriei atomice a lui John Dalton în jurul anului 1800. Legea Conservării Masei a dus la reformularea chimiei bazată pe această lege dar și teoria combustiei oxigenului, care a fost mult bazată pe baza cercetărilor lui Lavoiser. Acestea și alte astfel de schimbări înțelese de largile mase de oameni au fost denumite generic revoluția chimică. Contribuțiile lui Lavoisier au dus la ceea ce acum se numește chimie modernă - chimia studiată în instituțiile de învățămând în toată lumea.
Definiții
L.C. Pauling (1901–1994).
Conform Dicționarului Explicativ al Limbii Române, definiția chimiei este următoarea:
„Știință care studiază compoziția, structura și proprietățile substanțelor, transformărilor lor prin regruparea atomilor componenți, precum și combinațiile noi ale substanțelor rezultate în urma acestor transformări.”
—Dicționarul Explicativ al Limbii Române[13]
Definiția generală a chimiei (cea acceptată în mod implicit de marele public) s-a schimbat de-a lungul timpului, pe măsură ce noi ramuri au fost incluse în studiul chimiei.
Alchimia (330) - studiul compoziției apelor, mișcărilor, creșterii, încorporării, respingerii, desenului sufletului din trupuri și al împreunării sufletelor cu trupurile. (Zosimos)[14]
Chimia (1661) - subiectul principiilor materiale ale corpurilor mixte. (Boyle)[15]
Chimia (1663) - o artă științifică prin care cineva învață cum să dizolve corpuri, cum să reprezinte diversele substanțe din compoziția lor, cum să împreuneze din nou substanțele între ele și cum să le aducă la un grad de perfecțiune mai mare.[16]
Chimia (1730) - arta împărțirii corpurilor mixte, compuse și agregate în elementele principale ale lor și a compunerii acestui fel de corpuri din elementele lor principale. (Stahl)[17]
Chimia (1837) - știința care se ocupă cu legile și efectele forțelor moleculare. (Dumas)[18]
Chimia (1947) - știința substanțelor: a structurii, proprietăților și reacțiilor care le schimbă în alte substanțe. (Pauling)[19]
Chimia (1998) - studiul materiei și a schimbărilor prin care trece. (Raymond Chang).[20]



Fizica
Fizica (din cuvântul grec physikos: natural, din physis: natură) este știința care studiază proprietățile și structura materiei, formele de mișcare ale acesteia, precum și transformările lor reciproce.
Oricum se pune problema, fizica este una dintre cele mai vechi discipline academice; prin intermediul unei subramuri ale sale, astronomia, ar putea fi cea mai veche[1] . Uneori sinonimă cu filozofia, chimia și chiar unele ramuri ale matematicii și biologiei,de-a lungul ultimelor două milenii, fizica a devenit știință modernă începând cu secolul al XVII-lea, iar toate aceste discipline sunt considerate acum distincte, deși frontierele rămân greu de definit[2] .
Fizica este poate cea mai importantă știință a naturii deoarece cu ajutorul ei pot fi explicate în principiu orice alte fenomene întâlnite în alte științe ale naturii cum ar fi de exemplu chimia sau biologia. Limitările sunt legate de incapacitatea noastră de a obține suficient de multe date experimentale, în cazul biologiei, ori de incapacitatea (până acum) sistemelor de calcul de a analiza dinamica moleculelor foarte complexe, în cazul chimiei. Descoperirile în fizică ajung de cele mai multe ori să fie folosite în sectorul tehnologic, și uneori influențează matematica sau filozofia. De exemplu, înțelegerea mai profundă a electromagnetismului a avut drept rezultat răspândirea aparatelor pe bază de curent electric - televizoare, computere, electrocasnice etc.; descoperirile din termodinamică au dus la dezvoltarea transportului motorizat; iar descoperirile din mecanică au dus la dezvoltarea calculului infinitezimal, chimiei cuantice și folosirii unor instrumente precum microscopul electronic în microbiologie.
Astăzi, fizica este un subiect vast și foarte dezvoltat. Cercetarea este divizată în patru subcâmpuri : fizica materiei condensate; fizica atomică, moleculară și optică; fizica energiei înalte; fizica astronomică și astrofizică. Majoritatea fizicienilor se specializează în cercetare teoretică sau experimentală, prima ocupându-se de dezvoltarea noilor teorii, și a doua cu testarea experimentală a teoriilor și descoperirea unor noi fenomene. În ciuda descoperirilor importante din ultimele patru secole, există probleme deschise în fizică care așteaptă a fi rezolvate. De exemplu, cuantificarea gravitației este poate cea mai arzătoare dintre probleme și cu siguranță și cea mai dificilă. Odată cu elucidarea acestei probleme, fizicienii vor avea o imagine mult mai clară despre interacțiile din natură și cu siguranță multe dintre fenomenele și obiectele pe care le întâlnim în astrofizică, de exemplu găurile negre, își vor găsi explicația într-un mod natural.

Stiinte tehnice