Underklasse af | Fysisk Videnskab ( in ) |
---|---|
Praktiseret af | Kemiker |
Felter |
Organisk kemi fysisk kemi uorganisk kemi digital kemi teoretisk kemi biokemi analytisk kemi fødevarekemi miljøkemi |
Objekter |
Kemisk sammensatte gruppe af kemiske stoffer ( d ) kemisk grundstof kemisk stof |
Historie | Historie af kemi |
Den kemi er en naturvidenskab , der studerer sagen og dens transformationer , specifikt:
Størrelsen af kemiske enheder varierer fra simple atomer eller nanometriske molekyler til molekylære strukturer af flere titusinder af atomer i makromolekyler , DNA eller protein af levende ( infra ) mikrometrisk stof , op til nogle gange makroskopiske dimensioner af krystaller. . Inkluderet den frie elektron (som er involveret i radikale reaktioner ) er dimensionerne af de vigtigste anvendelsesfelter generelt mellem femtometeret ( 10-15 m ) og mikrometeret ( 10-6 m ).
Undersøgelsen af verden i molekylær skala paradoksalt nok underlagt enestående love, som den nylige nanoteknologiske udvikling viser , giver os mulighed for bedre at forstå detaljerne i vores makroskopiske verden. Kemi kaldes en "central videnskab" på grund af den tætte forbindelse, den har med biologi og fysik . Og hun har åbenbart forbindelser med forskellige anvendelsesområder, såsom medicin , apotek , computer- og materialevidenskab , og ikke glemme anvendte områder som procesteknik og alle formuleringsaktiviteter.
Fysik og især dens instrumentering blev hegemonisk efter 1950 inden for naturvidenskab. Fremskridt inden for fysik har først og fremmest delvis grundlagt fysisk kemi og uorganisk kemi . Den organiske kemi gennem biokemi delte en værdiansættelse af forskningsbiologi. Men kemi bevarer ikke desto mindre et væsentligt og legitimt sted inden for naturvidenskab: det fører til nye produkter , nye forbindelser, opdager eller opfinder enkle eller komplekse molekylære strukturer, som gavner samfundet på en ekstraordinær måde. Fysisk eller biologisk forskning. Endelig bør man ikke undervurdere den sammenhængende arv, som kemikere, marginale forsvarere af atomstrukturer testamenterede til aktørerne i revolutionen af fysikopfattelserne i begyndelsen af XX E århundrede.
Tre etymologier citeres ofte, men disse hypoteser kan relateres:
Bemærkninger
Kunsten at bruge eller sortere, forberede, rense, transformere de tørrede stoffer, der er sat i form af pulver, uanset om de kommer fra ørkenen eller fra tørre dale, fødte videnskabelige kodifikationer. Oprindeligt primært mineralsk. Men kortvarige planter og flerårige ørkentræer og deres klæbende eller flydende ekstrakter, der er nødvendige for salver , blev meget hurtigt assimileret med dem ved anerkendelse af indflydelse fra jord og klipper .
Udover kendskabet til vandcyklus og sedimenttransport, den progressive beherskelse af metaller og jord, kender de gamle egyptere mange ting. Blandt dem, gips , glas , potaske , lakker , papir ( papyrus hærdet med stivelse), røgelse , en lang række mineralske farver eller pigmenter , midler og kosmetik , etc. Endnu mere end salvende olier eller afslappende eller helende vand eller mudderbade præsenteres kemi som en hellig viden, der muliggør overlevelse. For eksempel ved den sofistikerede kunst til balsamering eller ved at placere de mest ydmyges kroppe et tørt sted.
Den kunst af jorden Egypten blev undervist bevare en sammenhængende forestilling. Templer og religiøse administrationer har bevaret og undertiden frosset den bedste viden. Den suveræne politiske magt var afhængig af de fysiske målinger, opmåling og hydrauliske højde af oversvømmelserne, måske på tætheden af siltet i suspension, for at bestemme afgiften og på de materialer, der tillader bevægelser eller mobilitet af hære. Den vitalisme eller landbrugsreform kulter og dyr, anvendt områder af Kemia er blevet bevaret i templer, som af Amon , konservatorium kvælstofgødning og ammoniak gamle kemi.
Muslimske lærde antog, at alle metaller kom fra den samme art. De troede på muligheden for transmutation og søgte forgæves forgæves at opnå "al-iksir", som ville forlænge livet.
” Samtidig, styret af mere praktiske bekymringer, deltog de i systematiske eksperimenter med kroppe i deres laboratorier. Med tabeller, der angiver de specifikke vægte, kunne de ved at veje dem, skelne dem, genkende dem ved sammenfattende analyser og undertiden endda rekonstituere dem ved syntese. [...] De fandt farvestoffer til at farve stoffer, mosaikker og malerier, så perfekte, at de holdt deres tusindårs friskhed. " ” Araberne skulle introducere verden til brugen af parfume ved at lære at udvinde parfume fra blomster. I Chapur blev alle essenser destilleret ved hjælp af zoroastriske teknikker: narcissus, lilla, violet, jasmin ... Gur var kendt for sit duftende vand og lavede appelsinblomst og rosenvand fremstillet af Isfahan-rose. Samarkand var berømt for sin basilikumduft, Sikr for sin ravfarve. Tibetansk moskus, albansk åkande, persisk rose forbliver parfume så prestigefyldte som de er legendariske. " ” Ved at blande sodavand (Al-qali) med talg eller olie lavede araberne de første sæber og skabte en af de mest storslåede industrier i Bagdad, som skulle sprede sig hurtigt til Egypten, Syrien, Tunesien og det muslimske Spanien. Islam havde klaret sig så godt, at smagen for trivsel vandt over alle samfundslag og produktion ikke længere var tilstrækkelig til forbrug. Behovet for at opfinde erstatningsindustrien eller ersatz blev følt på det tidspunkt ""Vores taksonomiske benchmarks er dybt påvirket af de græske og derefter hellenistiske civilisationer , der er ivrige efter teoretisering, som langsomt på en kortfattet måde skitserer, hvad rammer kemi, fysik og biologi i lægmandens øjne. De overlod vulgære teknikker til arbejdslivet og slaveriet . Fremkomsten af populære spiritualiteter, der annekterer de nyttige til hermetiske kulter, har fremmet og blandet sine rester af spredt viden. Utvivlsomt, de første tekster dateret sent i I st århundrede og II th århundrede efter Jesus Kristus har eksemplet med alkymi mest middelalderlige esoteriske , mystiske del og en operativ del. Hellenistisk religiøsitet testamenterede således både bain-marie , Mary the Jewess, såvel som Hermes Trismegistus 'abstrakte protektion, en guddommelighed, der hævdede at forklare både bevægelse og stabilitet af alle menneskelige ting, jordiske eller himmelske.
Gennem århundreder svinger denne empiriske viden mellem hellig kunst og verdslig praksis. Det er bevaret, som udtrykket kemi om skolastik i 1356 vidner om , men viden og know-how er ofte segmenteret til det ekstreme. Nogle gange er det bedre i verden bonde, håndværker og minedrift før han bliver en eksperimentel videnskab, kemi, i løbet af tredje og fjerde årtier af det XVII th århundrede . Ligesom fysik fødte den vidunderlige udvikling af mekanistisk tænkning og modellering kemi i form af eksperimentel og beskrivende videnskab. Rigt på løfte forbliver kemi i det væsentlige kvalitativ og møder den uophørlige tilbagevenden af afvist tro.
Alkymisterne bestod indtil 1850. De blev accepteret af fælles tro, forfulgte søgen efter filosofens sten og fortsatte alkymi i en esoterisk form . Bruddet mellem kemi og alkymi fremgår ikke desto mindre tydeligt i 1722 , da Étienne Geoffroy l'Aîné , en fransk læge og naturforsker, bekræftede umuligheden af transmutation. Eksperimentel kemi og alkymi adskiller sig allerede radikalt; derfor bliver det nødvendigt at være i stand til at skelne mellem disse to udtryk, der er tilbage på sproget.
Kemi gjorde enorme fremskridt med Antoine Lavoisier, der promoverede den til rang af nøjagtig videnskab . Lavoisier forbliver i historien som den, der opdagede forbrænding ved dioxygen ( 1775 ). For filosofen Thomas Samuel Kuhn er det en større videnskabelig revolution , der fødte moderne kemi.
Biografier af franske og udenlandske forskere findes i artiklerne, der er anført i Kategori: Kemiker eller på listen over kemikere .
Undersøgelsen af stof førte naturligvis de første kemikere i årene 1620-1650 til at modellere dens sammensætning ved at trække frit, men ikke uden mistanke, fra en rigelig gammel tradition. Efter Van Helmont mestrede disse mekanistiske beredskabsbegreber allerede begrebet gas, tager højde for temperaturfaktoren og formår kort at forklare dampens tryk i et legeme og de blandbare væsker. John Dalton , en vedholdende eksperimentator, fortsætter med den første delvist forladte mekanistiske linje, var den første til at forsøge at give en moderne definition af begrebet atom . Atomet er en grundlæggende partikel eller en kombination af flere af dem. I 1811 , Amedeo Avogadro bekræfter, at mængden af enhver gas ved konstant tryk og temperatur indeholder det samme antal partikler, som han kalder integreret eller konstituerende molekyler.
Stætheden hos mange ofte misforståede kemikere, såsom Berzelius , en pioner inden for elektrovalens i 1812, tjente til at bekræfte muligheden for både mekanistisk og geometrisk modellering gennem atomarkitektur. Auguste Laurent , der foreslog en homolog serie af organiske molekyler, at det samme skelet bestod af atomer, blev grusomt nedsat af laboratoriets mestre. Men på trods af ækvivalenternes overherredømme og politiske indflydelse finder vendingen sted. Sidstnævnte er drevet af anerkendelsen af de gamle succeser med præparativ elektrokemi siden Humphry Davy og Michael Faraday og ønsket om kvantitativt at korrelere antallet af kemiske arter og massen af en ren krop .
Karlsruhe- kongressen organiseret i 1860 af venner af Friedrich August Kékulé von Stradonitz og Charles Adolphe Wurtz åbnede vejen for atomkonventioner . Dens indflydelse vækker en intens søgen efter klassificering af elementer, som især fører til de periodiske klassifikationer af Mendeleïev og Meyer . Det fører til en fornyet interesse for molekyler. Kékulé og Kolbe i organisk kemi, Le Bel og van 't Hoff i generel kemi og senere Alfred Werner i mineralkemi etablerede grundlaget for repræsentation i molekylære strukturer.
Arbejdet med Joseph John Thomson , opdageren af elektronen i 1897, beviser, at atomet består af elektrisk ladede partikler. Ernest Rutherford demonstrerer ved sit berømte eksperiment i 1909, at atomet hovedsageligt består af vakuum, idet dets kerne er massiv, meget lille og positiv og er omgivet af en elektronisk sky . Niels Bohr , forløber for atommodellering, bekræfter i 1913, at elektroner cirkulerer i "baner" . Da James Chadwick opdagede neutroner , kvanteteorien, der blev grundlagt i begyndelsen af mellemkrigstiden på den rivaliserende model af Erwin Schrödinger forstærket af matrixkomplementerne fra Werner Heisenberg , havde Wolfgang Paulis teoretiske forfining allerede taget fart. Og dette på trods af Albert Einsteins anvendte og systematiske udfordringer . Fra 1930 til vores XXI th århundrede, kvantemekanik forklarer adfærd atomer og molekyler.
I XX th århundrede, udvikling af fysiske målinger lettet kemikere karakterisering af forbindelser, som de arbejder. Tidligere var den kemiske reaktion og et begrænset antal fysisk-kemiske teknikker nødvendige som en sidste udvej for at detektere eller karakterisere et molekyle. Nu er der forskellige målemetoder. Blandt dem kromatografi , elektromagnetisk spektrometri (infrarødt, synligt lys eller UV), masse , nuklear magnetisk resonans . For ikke at nævne også at inkludere elektronmikroskopier og andre analyser ved røntgendiffraktion eller ved partikelspredning og i tilfælde af kontrolleret observation på en flad overflade kraftfeltmikroskopi . Alle disse muligheder gjorde identifikationen lettere. De giver ofte muligheden for at gå tilbage til den geometriske struktur af molekyler og deres samlinger og at kende deres isotopiske sammensætning . Nogle gange endda for at "se" molekylet gennem instrumentmultiplikatoren, for (at) placere det eller for at følge stadig mere korte (foto) kemiske reaktioner i realtid. Disse fysisk-kemiske fremskridt har muliggjort store fremskridt, især inden for biokemi, hvor de undersøgte bygninger forbliver komplekse, og reaktionerne varierede.
Kemi er opdelt i flere eksperimentelle og teoretiske specialiteter som fysik og biologi , som den undertiden deler fælles eller lignende undersøgelsesområder med. Forskning og undervisning i kemi er organiseret i discipliner, der kan dele fælles områder:
Liste over andre specialiserede felter eller interface-felter:
Disse bevægelige grænseflader letter ikke afgrænsningen af kemi.
Udviklingen af kemi, både i sin undervisning og inden for forskning, påvirkes i sidste ende af de stærke amerikanske forskningsretninger. Især for nylig med hovedsagelig fokus på områderne menneskers og dyrs sundhed og pleje .
Forskningssproget inden for kemi er overvejende på engelsk . Fra 1880'erne til den store krig udgjorde tysk , engelsk og fransk ikke desto mindre køretøjssprog, der var nødvendige for forskere. Men formørkelsen af fransk forekommer i mellemkrigstiden. Derefter vikede tysk, som havde formået at bevare et par sidste vigtige tidsskrifter eller reference videnskabelige skrifter, plads til engelsk i 1990'erne.
Et element er en immateriel enhed blottet for fysiske eller kemiske egenskaber. Det udgør et par dannet af et symbol og et atomnummer (ordrenummer i elementernes periodiske system), der karakteriserer atomer, molekyler, ioner, isotopiske nuklider af en given kemisk art. 92 naturlige elementer og 17 kunstigt oprettede elementer er angivet. Et kemisk element betegner abstrakt atomsættet med et givet antal protoner i deres kerne. Dette tal kaldes atomnummeret . For eksempel udgør alle atomer med seks protoner i deres kerner atomer af grundstoffet C. Disse grundstoffer samles og ordnes i det periodiske system .
AtomAtomet ( oldgræsk ἄτομος [atomos], "udelelig") for en kemisk art repræsenterer en materiel enhed. Atomet er dannet af en atomkerne indeholdende nukleoner , især et antal Z af positiv elementær elektrisk ladning af kernen, som opretholder et antal elektroner omkring sig, en negativ ladning, der afbalancerer den positive ladning af kernen. Det har en radius, en geometrisk struktur samt specifikke kemiske og fysisk-kemiske egenskaber i forbindelse med denne elektroniske procession.
Et atom er den mindste del af en simpel krop, der kemisk kan kombineres med en anden. Normalt sammensat af en kerne, der består af protoner og neutroner, omkring hvilke elektroner kredser, dens karakteristiske størrelse måles i tiendedele af et nanometer (nm) eller 10-10 m.
Atomteorien, der understøtter ideen om et stof sammensat af udelelige "korn" (mod ideen om et uendeligt deleligt stof) har været kendt siden antikken og blev især forsvaret af Democritus, en filosof fra det antikke Grækenland. Det blev bestridt indtil slutningen af det XIX th århundrede; i dag er dette ikke genstand for nogen kontrovers. Moderne materialevidenskab er især baseret på denne forestilling om atomet. Atomet er dog ikke længere betragtes som en ubrydelig gran af stof, fra fysik eksperimenter nukleare med opdaterede struktur i begyndelsen af XX th århundrede.
I kemi repræsenterer atomer byggestenene. De udgør stof og danner molekyler ved at dele elektroner. Atomer forbliver nogenlunde udelelige under en kemisk reaktion (accepterer de små undtagelser fra udvekslingen af perifere elektroner).
Men siden begyndelsen af det XX th århundrede har eksperimenter nukleare fysik afsløret eksistensen af en kompleks struktur af atomkernen. Atommets bestanddele udgør elementære partikler.
De største atomer kan ses under et transmissionselektronmikroskop
Atomets historie
Begrebet atom accepteres særlig godt af offentligheden, men paradoksalt nok kan atomer ikke observeres med optiske midler, og kun få sjældne fysikere manipulerer isolerede atomer. Atomet repræsenterer derfor en i det væsentlige teoretisk model. Selvom denne model ikke længere sættes i tvivl i dag, har den udviklet sig meget over tid for at imødekomme kravene i nye fysiske teorier og svarer til de forskellige eksperimenter, der er udført.
En isotop af en atomart udgør en materiel enhed karakteriseret ved:
En isotop har specifikke nukleare egenskaber. De kemiske egenskaber ved de forskellige isotoper adskiller sig ikke fra hinanden for tilstrækkeligt tunge atomer.
MolekyleEt molekyle udgør en præcis samling af atomer, et domæne defineret og struktureret i rum og tid ved stærke kemiske bindinger. Et polyatomisk molekyle opfører sig i det væsentlige som en enhed med sine egne egenskaber, en kemisk individualitet, der er radikalt forskellig fra de atomer, der udgør dens arkitektur. Mens monoatomiske molekyler eller små polyatomiske molekyler er elektrisk neutrale, overholder større eller komplekse molekyler ikke altid dette kriterium.
Kemisk bindingDen kemiske binding, der involverer tilstedeværelsen af elektroner bundet til en eller flere kerner, forklarer den molekylære virkelighed. Mere præcist sikrer det molekylernes stabilitet, og i tilfælde af en kompleks samling, bindes sammenhængen af hvert atom mellem dem, hvilket bringer i spil ved udveksling eller deling af en eller flere elektroner i de kovalente bindinger . Dette opnås ved at samle kollektive elektroner i et stort netværk af atomer i metalbinding eller ved at starte, ved stærke lokale dissymmetrier af ladninger, elektrostatiske kræfter.
Ren kropEn ren krop indeholder en generelt makroskopisk krop, der er sammensat på molekylært niveau af en enkelt kemisk art . Dens kemiske sammensætning , dets organisering i form af gas, flydende, amorfe faste eller krystallinske gitter osv. og dets fysiske egenskaber, for eksempel de fysiske konstanter, der svarer til første ordens overgange, såsom smeltepunktet, kogepunktet, kan defineres. Især skelner kemisk analyse fra enkle legemer, hvis kemiske arter består af atomer af de samme grundstoffer, fra sammensatte kroppe, hvis kemiske arter består af atomer af forskellige grundstoffer.
Kemisk forbindelseEn kemisk forbindelse henviser til den kemiske art af en sammensat krop. En ren krop er kendetegnet ved sin kemiske formel , en mere eller mindre kompleks og detaljeret symbolsk skrivning af dens kemiske sammensætning. Den molære masse af et rent stof svarer til massen af et Avogadro nummer (6,022 × 10 23 ) af sæt svarende til sin rå formel . Dette vedrører molekylet for molekylære forbindelser, ionerne, der udgør ioniske faste stoffer , atomet i tilfælde af sjældne gasser såvel som i metaller og kovalente faste stoffer .
IonEn ion repræsenterer et atom, der har mistet eller fået en eller flere elektroner. Det er en simpel kation, når dens elektroniske procession er blevet frataget en eller flere elektroner, den er positivt ladet. Det udgør en simpel anion, når dens elektroniske procession findes i overskud, den er derefter negativt ladet. Anioner eller kationer dannet af polyatomiske molekyler kaldes komplekse ioner.
KompleksDe komplekser er bygningsværker dannet af et centralt element og ligander . Det centrale element, ofte en metalion med et kompleks, der kan oplades. Undersøgelsen af metalkomplekser kommer under organometallisk kemi eller koordineringskemi afhængigt af arten af det atom, der er bundet til metallet (henholdsvis et kulstof eller et andet atom). Komplekser er af stor betydning i opløsningskemi , katalyse og bioinorganisk kemi .
Under sædvanlige laboratorieforhold er antallet af kemiske enheder, der deltager i en reaktion, meget stort: for en masse i størrelsesordenen ti gram materiale nærmer det sig 10 23 .
De kemikere almindeligt brug en digital enhed er molforholdet, der er repræsenteret ved den lille " n ". Mængden forbundet med muldvarpen udgør mængden af stof . En mol af en bestemt kemisk enhed indebærer, at antallet af dets partikler er lig med antallet af Avogadro 6,02 × 10 23 . Sidstnævnte tal defineres ved konvention som antallet af carbonatomer , der er til stede i 12 g af 12 C, det vil sige et carbonatom indeholdende seks neutroner og seks protoner .
Den molære masse M af en ren molekylær organ svarer til massen af et mol molekyler deraf og udtrykkes i gram per mol (g • mol -1 ). Kendskab til den kemiske formel og atomare molmasser tillader beregning af molekylær molær masse.
En mol af en ideel gas optager 22,4 L under standardbetingelserne for temperatur og tryk ( 0 ° C eller 273 K , 101,3 kPa ).
Det eksperimentelle aspekt forbliver centralt inden for kemi, både fra et historisk synspunkt og for den nuværende praksis med denne videnskab såvel som dens undervisning. Aktiviteter i eksperimentel kemi kan i det væsentlige sammenfattes i fire funktioner, hvis nøjagtige konturer afhænger af den sammenhæng, hvori de udføres (undervisning, forskning, industri inden for et bestemt specifikt kemifelt):
En kemisk reaktion er omdannelsen af en eller flere kemiske arter til andre kemiske arter. Det involverer udseendet eller forsvinden af mindst en kemisk binding eller elektronudveksling. Reaktionen, der har termiske egenskaber, kræver eller giver anledning til forskellige former for energi relateret til den kemiske bindingsenergi.
Opløsning og emulsionEn opløsning præsenteres af en homogen blanding dannet af et opløsningsmiddel i størstedelen og af en eller flere opløste stoffer i en homogen fase. Kemiske reaktioner finder ofte sted i opløsning. Den Opløseligheden er evnen af et organ til at gå i opløsning i et givet miljø. For eksempel et krystallinsk salt, såsom natriumchlorid NaCl eller bordsalt har en grænse på opløselighed i vand: 357 g · kg -1 vand ved 0 ° C og 391 g · kg -1 ved 100 ° C . Dette betyder, at saltet fra dette grænseindhold udfældes eller afsættes i fast form. Der er derefter faseadskillelse.
Den blandbarheden er evnen af et legeme til at blande med hinanden danner en enkelt fase. Ammoniak gas NH 3mixes let ved stuetemperatur med flydende vand danner ammoniak , 1 kg kan koldt vand mættet med ammoniak indeholder 899 g af NH 3. Hovedgasserne i luften , ilt og nitrogen er også opløselige i visse forhold i flydende vand. 100 g af flydende vand ved 0 ° C kan indeholde maksimalt 4,89 cm 3 af de første i opløsning og 2,3 cm 3 af den anden.
En emulsion er beskrevet som en dispersion af en flydende fase i form af mikroskopiske eller submikroskopiske dråber i en anden ublandbar væskefase. En suspension udgør en dispersion af en findelt fast fase inden i en anden omfattende flydende fase. Stabiliteten af en suspension eller en emulsion kræver, at de fine dråber eller korn i suspension stabiliseres af amfifile molekyler, som placeres i mellemfasen. Således vedbliver ingen sammenblanding af dråber eller byområder af faste partikler. Som specificeret af kemikeren og den molekylære gastronom, Hervé This , udgør langt størstedelen af kulinariske systemer ikke emulsioner, men mere eller mindre komplekse kolloide dispersioner .
Kendskabet til, ofte empirisk oprindelse, til fremstilling af kolloide dispersioner har tilvejebragt anvendelser i farmaceutiske produkter som ved madlavning, for eksempel til fremstilling af chokolade og is, saucer eller mayonnaise.
Oxidationsreduktion og elektrokemiEn oxidationsreduktionsreaktion er en udveksling af elektroner mellem forskellige kemiske arter. Arten, der opfanger elektroner, kaldes en "oxidant"; det, der giver dem, "reducer".
Syre og baseSyre - base- reaktioner i opløsning er også baseret på par af kemiske arter. Den surhed og basicitet kan beregnes eller måles ved koncentrationen af kemiske stoffer i opløsning, hvilket tager en sur eller basiske form. Svante Arrhenius demonstreret i vandige opløsninger udveksling af protoner mellem kemiske forbindelser , den hydroniumion koncentration (H 3 O +eller Hexp + (aq)) angiver surhedsgraden af mediet som koncentrationen af hydroxidion (OH -) grundlæggende. En udvidelse af klassificeringsmetoden til andre opløsningsmidler blev udført af den amerikanske kemiker Gilbert Newton Lewis .
Kemisk synteseEn kemisk syntese beskrives som en række kemiske reaktioner implementeret på frivillig basis af en kemiker for at opnå et eller flere produkter, undertiden med isolering af mellemforbindelser.
Syntetisering af en kemisk forbindelse gør det muligt at opnå denne forbindelse fra andre kemiske forbindelser gennem kemiske reaktioner. Planlægning af reaktionssekvensen for at maksimere syntesens effektivitet (antal trin, udbytte , enkelhed af reaktioner, toksikologiske og miljømæssige overvejelser) kaldes syntesestrategien.
Den organiske kemi er primært en syntetisk kemi , vi taler om organisk syntese . Vigtige syntetiske aspekter findes også i uorganisk kemi og polymerkemi .
PolymerkemiPolymerer er store molekyler eller makromolekyler , hvoraf mange af de mest almindelige dannes ved kædereaktion af små molekyler kaldet monomerer . Disse industrielle syntese af polymerer, hvis struktur er baseret på gentagelse af et mønster organisk, undertiden lineært, forgrenet eller podet eller interpenetrerende netværk osv. Med hensyn til polymerer dannet ved polyaddition af organiske monomerer, hvis reaktive sted udgør nøjagtigt carbon-carbon- dobbeltbinding , påvirker det store mere eller mindre fleksible skelet dannet af carbonatomer, hvilket er beskrevet af dets konfigurationer og længde (r) af gennemsnitskæde (r) de observerede egenskaber. Disse organiske polymerer indbefatter polyethylener , polypropylener , polystyrener , polyisoprener , polybutadiener , PVC og polyacryl . Der findes andre former for polymerisationsreaktioner, såsom polykondensationer ved oprindelsen af polyestere , polyamider , polycarbonater , polyurethaner . For ikke at nævne også polymerer med mineralmotiver, såsom siliconer eller polysulfider .
Eksistensen af makromolekyler eller naturlige polymerer var blevet forudset af pioneren Hermann Staudinger i 1910. De kan være baseret på glukose eller kemisk sukker såsom cellulose eller stivelse på basis af aminosyrer som proteiner og DNA . Den makromolekylære kemi født i 1930'erne var et kontinuerligt innovativt felt, selv i de sidste årtier.
Kemi, en eksperimentel og beskrivende videnskab, der tager en bemærkelsesværdig stigning i den industrielle æra, mens den accepterer fysisk modellering og matematisk sprog, hvor de syntes relevante, opdagede eller banede vejen for mange fysisk-kemiske love.
Laboratoriet, der ofte er det bedste sted at træne i denne eksperimentelle videnskab, kræver dyre midler, tung vejledning og en ofte uforholdsmæssig organisation til en ofte triviel anvendelse.
Kemi introduceres fra cyklus 3 primær (CE2, CM1, CM2) som en del af undervisningen i eksperimentelle videnskaber og teknologier (BO 2011). Disse første forestillinger (for eksempel måleenheder, blandinger, opløsninger, forskellige tilstande af stof og skift af tilstande ...) introduceres inden for rammerne af i det væsentlige eksperimentelle aktiviteter og løsning af konkrete problemer, hvilket resulterer i det meste af det daglige liv i forbindelse med de øvrige emner i træningen (Life and Earth Sciences, Physics, Technology, Computing ...). Her er målet ikke nødvendigvis akkumulering af viden, men snarere indledningen til problemløsning og vækning af elevens nysgerrighed, hvor denne generelt konfronteres med en konkret situation, i autonomi., Fra en række medier (manualer, eksperimenter udført i klassen eller derhjemme, audio-videodokumenter, software, interaktive animationer osv.). Valget af de udførte eksperimenter overlades til lærerens skøn samt det nøjagtige indhold af sekvenserne.
Kemi undervises derefter på college på samme tid som fysik fra det sjette år med en hastighed på en og en halv time i gennemsnit pr. Uge og uafhængigt af andre videnskabelige og tekniske fag (Life and Earth Sciences and Technology).
Derefter i gymnasiet starter eleverne med tre og en halv times fysik og kemi om ugen, inklusive en og en halv times praktisk arbejde i det andet. Fortsættelsen af undervisningen i fysik-kemi afhænger af elevernes orientering: for den generelle strøm : valget af en specialfysik-kemi giver mulighed for at få en undervisning på 4 timer om ugen inklusive 2 timers praktisk arbejde, derefter , hvis den studerende fortsætter specialet, bruger han 6 timer fysik-kemi om ugen inklusive 2 timers praktisk arbejde. Derudover følger alle første og anden studerende en videnskabelig uddannelse på 2 timer om ugen inklusive 1 times praktisk arbejde, der deles i to med på den ene side fysik-kemi og på den anden SVT (derfor 1 times videnskabelig undervisningsfysik kemi og 1 times videnskabelig SVT-undervisning om ugen). For den teknologiske sektor har de studerende en kemiuddannelse i STI2D, STD2A, STL, ST2S og STAV
Endelig kan kemi studeres efter studentereksamen i videnskabelige CPGE , navnlig i PCSI derefter fortsætte i PC, i UFR af kemi eller videnskaber (universitet), i IUT'en af kemi (universitet) eller i skole af kemi. Mange ingeniørskoler inden for kemi er grupperet inden for Gay-Lussac-føderationen .
I 2009 i Quebec er kurser i kemi og fysik muligheder, som sekundære femte studerende kan tage. Dette tager kurset "videnskab og teknologi", som han var forpligtet til at følge i de sidste år af sin gymnasium. For at blive optaget på de sekundære V-kemi- og fysik-kurser skal elever normalt have gennemført kurset "Environmental Science and Technology" i Secondary IV. Valgmulighederne for kemi og fysik bruges som optagelseskriterier i flere CEGEP- programmer såsom ren og anvendt videnskab, naturvidenskab og sundhedsvidenskab.
I 2009 i Schweiz blev kemi undervist i gymnastiksalen fra det tiende skoleår. Universiteterne i Basel, Genève, Bern, Fribourg og Zürich uddanner kemikere og polytechnics, som Federal Polytechnic of Lausanne , kemiske ingeniører og kemikere.
Den kemiske industri udviklede sig kontinuerligt i slutningen af oplysningen . Mens metallurgi ikke er glemt, kan fremskridt ses overalt. Den tin er et fælles produkt mellem 1770 og 1780. Efter 1780, foruden metaller , det blander årtusinder produktion til seneste innovationer. Disse fremstiller er de syrer og "sodavand" , den ammoniak , den klor og chlorider blegning, den fosfor og dets derivater , de sæber og fedtsyrer , den dihydrogenbindinger , den "ether" , den ethylen , den alkohol vin, eddikesyre . Til alt dette tilføjes frem for alt mange salte og et væld af organiske og mineralerivater tilberedt eller opsamlet i traditionelle omgivelser.
Det tager en enorm boom i XIX th århundrede og fuldt deltager i stærkeste mutationer industrielle revolution . Den kulgas fremstillet af destillation af kul eller kul fed, lancerer den enorme boom i carbon kemi. Opdagelsen af metaller, præparater heraf i laboratoriet, så på den industrielle fase, såsom aluminium og alkali- og jordalkalimetaller , vidner om styrken i videnskaben meget tæt på industrien.
I 1981 fremstillede fabrikker og laboratorier allerede mere end 100.000 forbindelser over hele verden og udførte hundredvis af typiske kemiske reaktioner. Forskere og lærde institutioner beskriver og henviser til processer, reaktioner og molekyler. I 2011 blev der markedsført 103.000 forskellige stoffer på niveauet for Det Europæiske Økonomiske Fællesskab , herunder 10.000 i mængder større end 10 t / år og 20.000 i mængder mellem 1 og 10 t / år . I den industrielle tidsalder steg den globale produktion af kemikalier fra en million ton i 1930 til 400 millioner ton i 2009.
Den kemiske industri er en vigtig del af den økonomiske aktivitet i de store industrilande XX th århundrede. I 1970'erne interesserede det sig for bred forstand halvdelen af verdens industrielle kapital. Den mangfoldighed af udstyr og teknologi, den bruger, forbliver utrolig bred, som det fremgår af en løbende rundvisning af udstillerne i løbet af Achema-dagene i Frankfurt .
Blandt anvendelserne af kemi er følgende sektorer:
Denne branche kan opdeles i to hovedtyper:
Omfanget af kemisk produktion karakteriserer "tung kemi" eller bulk-kemi med dens automatiserede processer og dens enorme masser behandlet eller ekstraheret. De fine kemikalier er begrænset til små mængder forbindelser, ofte med høj merværdi for apoteket , parfume og kosmetik og inden for mange målrettede områder inden for højteknologi og nanomaterialer .
Kemi har gjort det muligt at få adgang til nye materialer, metaller, plast eller keramik, som finder vigtige anvendelser i vores mest hverdag. Kemiske fremskridt har gjort det muligt at syntetisere visse lægemidler direkte i stedet for at ekstrahere dem fra planter.
Kemi fungerer overalt i naturen, levende kroppe, hverdagslige ting uden den opmærksomme observatør og med kraftige sensoriske multiplikatorer, der er i stand til korrekt at forestille sig eller modellere det. Fra starten repræsenterer en kemiker en ekspert inden for stof- og energibalancer, og han ved intuitivt, at han skal tage hensyn til alle miljøer og mikrobiologiske, plante-, dyre- og menneskelige aktører. Efterlader vi ham midlerne?
Lad os citere et par ansøgninger. Først målingen. Den nøjagtige analyse af opløsninger fortyndet i et opløsningsmiddel, der indeholder mere eller mindre komplekse opløselige molekyler, udgør frugten af lange analytiske justeringer, som nu meget hurtigt udføres og almindeligt, som i kemien af vandige opløsninger. Lad os tænke på de trivialiserede analyser af ledningsvand, der er anerkendt som drikkevand eller kommercielt mineralvand . Vandspecialister (bio) kemikere spiller en rolle i overvågningen af naturlige vand og deres mulige kvaliteter eller toksiciteter. Brugen af kemisk desinfektion af ledningsvand inden forbrug kunne modereres ved at gøre betydelige fremskridt . Ved afslutningen af brugen tillader kontrol af kemiske og biologiske processer behandling af spildevand i rensningsanlæg.
Brug derefter. Den enkleste kemi kan begynde med fremstilling og anvendelse af salt, der er nødvendigt for mad og kapital til de gamle processer til konservering af mad . I dag er produkter fra fødevareindustrien bruge en mere varieret udvalg af konserveringsmidler, konserveringsmidler eller næringsstoffer , tilsætningsstoffer til fødevarer såsom som farver , kunstige smagsstoffer og sødemidler .
Fra mademballage til konservering af afgrøder hjælper en begrundet viden om materialer og fødevarer med at forhindre spild og spild og samtidig bevare fremtidens fødevares kvaliteter og ernæringsmæssige egenskaber. Afhængig af anvendelsen er en del emballager bionedbrydelige, og ved hjælp af selektiv sortering efter brug transformeres og revalueres de gennem kemiske genbrugsprocesser eller ultimativ forbrænding, der ikke spilder den energi, de indeholder.
Den landbruget undergået en teknologisk forandring og er blevet stærkt afhængige af kemiske input. Bestemt anvendelse af kemisk gødning i stor skala , urimelig anvendelse af pesticider og insekticider i stadig mere følsomme eller skrøbelige monokulturer kan udgøre en katastrofal langvarig blindgyde for jord. Landets økologi og dyrenes sundhed og de mennesker, der bor eller vil bo der, såvel som tilhængerne af økologisk landbrug postulerer det med det samme. Hvis en mand får en kniv, kan han finskive en skinke for at dele den med sine venner eller endda vildt slagtning af sine naboer, der opfattes som fjender. Brug af kemiske teknologier skjuler potentielle fordele eller frygtelige farer afhængigt af anvendelsen eller målene. Det undslipper både kemikere og den ærlige mand på gaden. For eksempel anser en organisk kemiker det som vrøvl at forbrænde benzin i en forbrændingsmotor. For ham gør dette valgmateriale det muligt at producere andre kemiske molekyler til forskellige anvendelser, som kun derefter ved afslutningen af deres anvendelse kunne nedbrydes og brændes. Sparingen på en kort tidsskala af en familie af kemikalier, undertiden usofistikeret og massiv anvendelse, gør det muligt at opnå klare overskud. På denne måde opnås mere rigelige høst ved at berige fattige jordarter og fjerne skadelige insekter, parasitsvampe, ukrudt og tilhørende fauna. Men hvad sker der i det lange løb? Efter at have forårsaget udryddelse af flere fuglearter, svækkelsen af den foraging hymenoptera, bliver den generelle bevidsthed om miljøskader afgørende. Agrokemiske virksomheder producerer derefter nye, mere effektive eller mere målrettede produkter, der enten kan respektere miljøet bedre eller føre til andre, undertiden mere skadelige, katastrofer, mens løbet for øjeblikkelig fortjeneste betyder at nedbryde alarmerende information.
Kemi forklarer kortfattet dannelsen af træ og naturlige tekstiler eller tillader syntese af brede vifte af materialer og materialetyper . Blandt dem er syntetiske fibre (såsom nylon , Lycra og PET fiber for making fleece ), plast møbler , etc.
Inden for byggeriet har kemien udviklet sig meget og har også bidraget til fremstilling af materialer, højtydende isolatorer , maling eller lak , mastik , vedligeholdelsesprodukter og møbler. Ulejligheden forårsaget af produkterne fra de første generationer er blevet langsomt rettet, så de følgende generationer medfører andre ulemper.
Et stort antal kemiske applikationer har fundet eller finder stadig rentable afsætningsmuligheder og kommerciel anvendelse, mens der mangler dybdegående og præcis viden om de skadelige virkninger af deres anvendelse eller misbrug både for brugere og offentligheden. Toksikologisk kemi er en dårlig slægtning. Mens de store petrokemiske grupper i 1970'erne pralede med at give økologisk sikkerhed, er de 200.000 molekyler, som deres aktiviteter har gjort det muligt at producere, kun rigtig kendt af toksikologen med 1%. Fremskridt, der er mere synligt i lang tid, repræsenterer en omvæltning, en skamløs gevinst for nogle, en vital trussel for de mindre privilegerede. Hvordan kan vi dog prøve at kontrollere og begrænse faren uden at stole på forskellige kemikers kollegialitet, forstærket om nødvendigt af eksperthold af matematikere, fysikere, biologer osv. og deres etik med videnskabelig sandhed?
Opdagelsen og syntesen af lægemidler, der bidrager til den øgede forventede levealder, der er registreret siden afslutningen på den industrielle revolution i de udviklede lande, er også æren for kemiske teknikker. Men den massive medicinske behandling af en befolkning fører til irreducerbare forureningsproblemer , fordi molekylerne eller deres sammenfattende nedbrydningsprodukter findes i spildevand.
Inden for området " Miljø-sundhed " er kemi en kilde til problemer for nogle forurenende stoffer, som den skaber eller hjælper med at sprede sig i miljøet , især kemiske stoffer, der er giftige eller økotoksiske, hvis CMR " kræftfremkaldende stoffer, mutagener og reproduktionstoksiner ". Visse produkter såsom lægemidler , pesticider , katalysatorer eller deres rester, der går tabt i miljøet eller findes i mad, kan derefter udgøre miljø- eller sundhedsmæssige problemer , især med hormonforstyrrende stoffer .
De kemiske stoffer vil indeholde "i den anklages første rang" faldet i kvaliteten af sædceller (reduceret med 50% siden 1950) og sygdomme forbundet med kønsorganerne gennem hormonforstyrrende stoffer. Den 25. november 2008 organiserede den franske regering (gennem IReSP , en forskningsstruktur oprettet af INSERM og 20 partnere) og Afsset en konference om temaet: "Kemisk miljø, reproduktion og børns udvikling. De vigtigste materialer, der er inkrimineret, er phthalater og bisphenol A , to additiver, der findes i plast .
På internationalt plan blev Rotterdam-konventionen , administreret af FN ( UNDP , FAO ), vedtaget af 165 lande i 1998 for bedre at sikre menneskers og miljøets sundhed mod mulig skade forårsaget af handel med kemikalier.
Mange love vedrører kemikalier og deres rester, som varierer fra land til land. Der findes derfor databaser og vejledninger om kemisk risiko i Frankrig.
Den kemiker optræder ofte som en karikatur af litteratur, tegneserier og især biograf. Disse forvirrede forskere eller sjove læger, på samme tid og forvirrede biologer, kemikere og fysikere, udgør væsener døve for den sande verden eller mistet uden for laboratoriet og undersøgelsen; medmindre du går tilbage i tiden, gå til en anden verden eller til Månen, som professor Calculus . De griber frem for alt intermitterende ved deres handling, undertiden afgørende og undertiden foruroligende, fordi det orienterer fiktionen.
I et tegneserieregister, der kombinerer kemi og kærlighed på en klassisk måde, lad os citere filmen Doctor Jerry and Mister Love med Jerry Lewis (1963), og Jean Lefebvre spiller rollen som Eugène Ballanchon i Le Fou du labo 4 af Jacques Besnard. (1967).
Kemikerens litterære repræsentation i mange værker udgør en meget forskellig fra virkeligheden. Han anses for at være en lærd fra andre steder, der bor uden for tiden. Kemikeren præsenterer sig derefter som en halv- troldmand , et billede fra den tidligere alkymist , der leger med mørke kræfter, som han ikke kontrollerer for at konkurrere med naturen. Kemi er ofte forbundet med det okkulte, mens det repræsenterer en anerkendt videnskab .
Vi skal dog trække fra denne tabel Det periodiske system af Primo Levi . Dette italienske litterære arbejde om emnet kemi omfatter 21 kapitler, der hver for sig illustrerer et element i Mendeleevs maleri . Disse beskrivende dele, der er designet med den rumlige støtte fra det periodiske system og kemikerens kunst, vedrører forfatterens professionelle liv, hvis det er nødvendigt. Derudover kemiker med speciale i maleri og direktør for laboratoriet for en lille produktionsenhed i Torino, anekdoter eller selvbiografiske møder eller korte supplerende historier opfundet, med omhu valgt.
Kemi præsenteres mere eller mindre plausibelt i adskillige tv-serier som manuskripter, der trækker hovedpersonen ud af en delikat situation ved at fremstille giftige gasser , batterier eller hjemmelavede bomber . Denne brug kan improviseres DIY som i MacGyver eller overvejes af en ekspert kemiker som i Breaking Bad .
8 th ed. , Chemical Engineering Series , McGraw-Hill, 2007 ( ISBN 0-07-142294-3 )