Chemie

Chemie ist der wissenschaftlich Untersuchung der Eigenschaften und des Verhaltens von Angelegenheit.[1] Es ist ein Naturwissenschaft das deckt die ab Elemente das macht die Materie für die Verbindungen zusammengesetzt aus Atome, Moleküle und Ionen: ihre Zusammensetzung, Struktur, Eigenschaften, Verhalten und die Veränderungen, die sie während a unterziehen Reaktion mit anderen Substanzen.[2][3][4][5]
Im Bereich ihres Subjekts nimmt die Chemie eine Zwischenposition zwischen ein Physik und Biologie.[6] Es wird manchmal genannt Die Zentralwissenschaft Weil es eine Grundlage für das Verständnis beider bietet Basic und angewandt Wissenschaftliche Disziplinen auf grundlegender Ebene.[7] Zum Beispiel erklärt die Chemie Aspekte des Pflanzenwachstums (Botanik), die Bildung von magmatischen Gesteinen (Geologie), wie atmosphärisches Ozon gebildet wird und wie Umweltschadstoffe abgebaut werden (Ökologie), die Eigenschaften des Bodens auf dem Mond (Kosmochemie), wie Medikamente funktionieren (Pharmakologie) und wie man sammelt DNA Beweise an einem Tatort (Forensik).
Die Chemie befasst sich mit Themen wie der Wechselwirkung von Atomen und Molekülen über über chemische Bindungen neu bilden Chemische Komponenten. Es gibt zwei Arten von chemischen Bindungen:
- Primäre chemische Bindungen, solche kovalent Bindungen, in denen Atome einen oder mehrere Elektronen teilen; ionische Bindungen, in dem ein Atom einen oder mehrere spendet Elektronen zu einem anderen Atom zu produzieren Ionen (Kationen und Anionen); Metallische Bindungen
- Sekundäre chemische Bindungen wie z. Wasserstoffbrücken; Van der Waals Force Fesseln; Ionen-Ionen-Wechselwirkung; Ionen-Dipol-Wechselwirkungen
Etymologie
Das Wort Chemie kommt aus einer Modifikation während der Renaissance des Wortes Alchimie, die sich auf eine frühere Reihe von Praktiken bezog, die Elemente der Chemie umfassten, Metallurgie, Philosophie, Astrologie, Astronomie, Mystik und Medizin. Alchemie wird oft als mit dem Streben verbunden, Lead oder andere Grundmetalle in Gold zu verwandeln, obwohl Alchemisten auch an vielen Fragen der modernen Chemie interessiert waren.[8]
Das moderne Wort Alchimie wiederum wird von der abgeleitet Arabisch Wort al-kīmīā (الكیمیاء). Das kann haben ägyptisch Ursprünge seit al-kīmīā wird aus dem abgeleitet Altgriechisch χημία, was wiederum vom Wort abgeleitet ist Kemet, das ist der alte Name Ägyptens in der ägyptischen Sprache.[9] Abwechselnd, al-kīmīā kann aus χημεία "zusammengegeben".[10]
Moderne Prinzipien

Das aktuelle Modell der Atomstruktur ist das Quantenmechanikmodell.[11] Die traditionelle Chemie beginnt mit dem Studium von Elementarteilchen, Atome, Moleküle,[12] Substanzen, Metalle, Kristalle und andere Aggregate von Angelegenheit. Materie kann in Feststoff, Flüssigkeit, Gas und Plasma untersucht werden Zuständeisoliert oder in Kombination. Das Interaktionen, Reaktionen und Transformationen, die in der Chemie untersucht werden, sind normalerweise das Ergebnis von Wechselwirkungen zwischen Atomen, was zu Umlagerungen der chemischen Bindungen führt, die Atome zusammenhalten. Solche Verhaltensweisen werden in einer Chemie untersucht Labor.
Das Chemie -Labor verwendet stereotyp verschiedene Formen von Laborglas. Glaswaren sind jedoch nicht von zentraler Bedeutung für die Chemie, und ohne sie wird eine große experimentelle (sowie angewandte/industrielle) Chemie ohne sie durchgeführt.

A chemische Reaktion ist eine Umwandlung einiger Substanzen in eine oder mehrere verschiedene Substanzen.[13] Die Grundlage einer solchen chemischen Transformation ist die Umlagerung von Elektronen in den chemischen Bindungen zwischen Atomen. Es kann symbolisch durch a dargestellt werden chemische Gleichung, was normalerweise Atome als Subjekte umfasst. Die Anzahl der Atome links und rechts in der Gleichung für eine chemische Transformation ist gleich. (Wenn die Anzahl der Atome auf beiden Seiten ungleich ist, wird die Transformation als als bezeichnet Kernreaktion oder radioaktiver Zerfall.) Die Art der chemischen Reaktionen, die eine Substanz unterziehen kann, und die Energieveränderungen, die sie begleiten können Chemische Gesetze.
Energie und Entropie Überlegungen sind in fast allen chemischen Studien immer wichtig. Chemische Substanzen werden in Bezug auf ihre klassifiziert Struktur, Phase und ihre Chemische Zusammensetzungen. Sie können mit den Tools von analysiert werden chemische Analyse, z.B. Spektroskopie und Chromatographie. Wissenschaftler, die in chemischer Forschung tätig sind Apotheke.[14] Die meisten Chemiker sind auf eine oder mehrere Unterdisziplinen spezialisiert. Mehrere Konzepte sind für das Studium der Chemie unerlässlich; einige von ihnen sind:[15]
Angelegenheit
In der Chemie wird Materie als alles definiert, was hat Menge, die übrig bleibt und Volumen (es nimmt Platz ein) und besteht aus Partikel. Die Partikel, aus denen sich die Materie zusammensetzt Photon. Materie kann rein sein chemische Substanz oder ein Mischung von Substanzen.[16]
Atom

Das Atom ist die Grundeinheit der Chemie. Es besteht aus einem dichten Kern namens The Atomkern umgeben von einem Raum, der von einem besetzt ist Elektronen Wolke. Der Kern besteht aus positiv geladener Protonen und ungeladen Neutronen (zusammen gerufen Nukleone), während Elektron Cloud besteht aus negativ belastet Elektronen welches den Kern umkreisen. In einem neutralen Atom können die negativ geladenen Elektronen die positive Ladung der Protonen ausgleichen. Der Kern ist dicht; Die Masse eines Nukleons beträgt ungefähr das 1,836 -fache eines Elektrons, doch der Radius eines Atoms beträgt ungefähr 10.000 -mal so hoch wie sein Kern.[17][18]
Das Atom ist auch die kleinste Einheit, die vorgesehen werden kann, um das beizubehalten chemische Eigenschaften des Elements, wie z. Elektronegativität, Ionisationspotential, bevorzugt Oxidationszustand(s), Koordinationsnummerund bevorzugte Arten von Bindungen zur Form (z. B.,, metallisch, ionisch, kovalent).
Element

Ein chemisches Element ist eine rein Protonen in den Kernen seiner Atome, bekannt als die als die Ordnungszahl und durch das Symbol dargestellt Z. Das Massenzahl ist die Summe der Anzahl der Protonen und Neutronen in einem Kern. Obwohl alle Kerne aller Atome zu einem Element die gleiche Atomzahl haben, haben sie möglicherweise nicht unbedingt die gleiche Massenzahl; Atome eines Elements, das unterschiedliche Massenzahlen hat Isotope. Zum Beispiel sind alle Atome mit 6 Protonen in ihren Kernen Atome des chemischen Elements Kohlenstoff, aber Atome von Kohlenstoff können eine Massenzahl von 12 oder 13 haben.[18]
Die Standardpräsentation der chemischen Elemente ist in der Periodensystem, die Elemente nach Atomnummer bestellt. Der Periodensystem ist in angeordnet Gruppen, oder Spalten und Perioden, oder Reihen. Die Periodenzüchter ist nützlich bei der Identifizierung periodische Trends.[19]
Verbindung

A Verbindung ist eine reine chemische Substanz, die aus mehr als einem Element besteht. Die Eigenschaften einer Verbindung haben wenig Ähnlichkeit mit denen ihrer Elemente.[20] Die Standardnomenklatur von Verbindungen wird durch die festgelegt Internationale Union der reinen und angewandten Chemie (IUPAC). Organische Verbindungen werden nach dem benannt Organische Nomenklatur System.[21] Die Namen für Anorganische Verbindungen werden nach dem erstellt anorganische Nomenklatur System. Wenn eine Verbindung mehr als eine Komponente hat, werden sie in zwei Klassen unterteilt, die elektropositiven und die elektronegativen Komponenten.[22] Zusätzlich Chemical Abstracts Service hat eine Methode entwickelt, um chemische Substanzen zu indexieren. In diesem Schema wird jede chemische Substanz durch eine Zahl identifizierbar als ihre identifiziert CAS -Registrierungsnummer.
Molekül

A Molekül ist der kleinste unteilbare Teil eines reinen Teils chemische Substanz Das hat seine einzigartige Reihe chemischer Eigenschaften, dh das Potenzial, sich einer bestimmten Reihe chemischer Reaktionen mit anderen Substanzen zu unterziehen. Diese Definition eignet sich jedoch nur gut für Substanzen, die aus Molekülen bestehen, die nicht für viele Substanzen gilt (siehe unten). Moleküle sind typischerweise eine Reihe von Atomen, die durch zusammengebunden sind durch kovalente Bindungen, so dass die Struktur elektrisch neutral ist und alle Valenzelektronen mit anderen Elektronen entweder in Bindungen oder in kombiniert werden einsame Paare.
Somit existieren Moleküle im Gegensatz zu Ionen als elektrisch neutrale Einheiten. Wenn diese Regel unterbrochen ist und dem "Molekül" eine Ladung gibt, wird das Ergebnis manchmal a genannt Molekularion oder ein polyatomisches Ion. Die diskrete und getrennte Natur des molekularen Konzepts erfordert jedoch normalerweise, dass molekulare Ionen nur in gut getrennter Form vorhanden sind, wie z. B. einen gerichteten Strahl in einem Vakuum in a Massenspektrometer. Geladene polyatomische Sammlungen, die in Feststoffen befinden (z. B. gemeinsame Sulfat- oder Nitrationen), werden in der Chemie im Allgemeinen nicht als "Moleküle" angesehen. Einige Moleküle enthalten eine oder mehrere ungepaarte Elektronen, die erzeugen Radikale. Die meisten Radikale sind vergleichsweise reaktiv, aber einige, wie Stickoxid (NO) können stabil sein.

Das "inerte" oder edle Gaselemente (Helium, Neon-, Argon, Krypton, Xenon und Radon) bestehen aus einsamen Atomen als kleinste diskrete Einheit, aber die anderen isolierten chemischen Elemente bestehen entweder aus Molekülen oder Netzwerken von Atomen, die in irgendeiner Weise miteinander verbunden sind. Identifizierbare Moleküle bestehen vertraute Substanzen wie Wasser, Luft und viele organische Verbindungen wie Alkohol, Zucker, Benzin und die verschiedenen Pharmazeutika.
Allerdings bestehen nicht alle Substanzen oder chemischen Verbindungen aus diskreten Molekülen, und die meisten festen Substanzen, aus denen die feste Kruste, der Mantel und der Kern der Erde bestehen, sind chemische Verbindungen ohne Moleküle. Diese anderen Arten von Substanzen, wie z. ionische Verbindungen und Netzwerkfeststoffe, werden so organisiert, dass es die Existenz identifizierbarer Moleküle fehlt an sich. Stattdessen werden diese Substanzen in Bezug auf Formeleinheiten oder Einheitszellen als die kleinste wiederholende Struktur innerhalb der Substanz. Beispiele für solche Substanzen sind Mineralsalze (wie z. Tisch salz), Feststoffe wie Kohlenstoff und Diamant, Metalle und vertraut Kieselsäure und Silikatmineralien wie Quarz und Granit.
Eines der Hauptmerkmale eines Moleküls ist seine Geometrie, die oft als seine bezeichnet wird Struktur. Während die Struktur von Diatom-, Triatom- oder Tetra-Atom-Molekülen trivial sein kann (linear, winkelpyramiktional usw.) Die Struktur von polyatomischen Molekülen, die aus mehr als sechs Atomen (von mehreren Elementen) bestehen, kann für seine chemische Natur von entscheidender Bedeutung sein .
Substanz und Mischung
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Beispiele für reine chemische Substanzen. Von links nach rechts: die Elemente Zinn (Sn) und Schwefel (S), Diamant (ein Allotrope von Kohlenstoff), Saccharose (reiner Zucker) und Natriumchlorid (Salz und Natriumbicarbonat (Backpulver), die beide ionische Verbindungen sind. |
Eine chemische Substanz ist eine Art Materie mit einem bestimmten Komposition und set von Eigenschaften.[23] Eine Sammlung von Substanzen wird als Mischung bezeichnet. Beispiele für Gemische sind Luft und Legierungen.[24]
Maulwurf und Substanzmenge
Der Mole ist eine Messeinheit, die eine bezeichnet Menge der Substanz (auch chemische Menge genannt). Ein Maulwurf wird definiert, um genau zu enthalten 6.02214076×1023 Partikel (Atome, Moleküle, Ionen, oder Elektronen), bei dem die Anzahl der Partikel pro Mole ist als die bekannt Avogadro konstant.[25] Molare Konzentration ist die Menge einer bestimmten Substanz pro Volumen von Lösungund wird allgemein in mol/ gemeldet/dm3.[26]
Phase

Zusätzlich zu den spezifischen chemischen Eigenschaften, die unterschiedliche chemische Klassifizierungen unterscheiden, können Chemikalien in mehreren Phasen existieren. Zum größten Teil sind die chemischen Klassifizierungen unabhängig von diesen Klassifizierungen der Massenphasen; Einige exotische Phasen sind jedoch mit bestimmten chemischen Eigenschaften unvereinbar. EIN Phase ist eine Reihe von Zuständen eines chemischen Systems, die ähnliche strukturelle Masseneigenschaften über einen Bereich von Bedingungen haben, wie z. Druck oder Temperatur.
Physikalische Eigenschaften, wie z. Dichte und Brechungsindex In der Phase neigen dazu, in Werte zu fallen. Die Phase der Materie wird durch die definiert Phasenübergang, wenn Energie, die aus dem System eingegeben oder genommen wird, in die Umordnung der Struktur des Systems gelangt, anstatt die Schüttungsbedingungen zu ändern.
Manchmal kann die Unterscheidung zwischen Phasen kontinuierlich sein, anstatt eine diskrete Grenze zu haben. In diesem Fall wird die Angelegenheit als in a angesehen überkritisch Zustand. Wenn sich drei Staaten auf der Grundlage der Bedingungen treffen, ist es als a bekannt dreifacher Punkt Und da dies unveränderlich ist, ist es eine bequeme Möglichkeit, eine Reihe von Bedingungen zu definieren.
Die bekanntesten Beispiele für Phasen sind Festkörper, Flüssigkeiten, und Gase. Viele Substanzen zeigen mehrere feste Phasen. Zum Beispiel gibt es drei Phasen von Feststoff Eisen (Alpha, Gamma und Delta), die je nach Temperatur und Druck variieren. Ein Hauptunterschied zwischen festen Phasen ist die Kristallstrukturoder Anordnung der Atome. Eine andere Phase, die häufig in der Studie der Chemie auftritt, ist die wässrig Phase, die den Zustand der Substanzen ist, die in gelöst werden wässrige Lösung (das heißt in Wasser).
Weniger vertraute Phasen umfassen Plasmen, Bose -Einstein -Kondensate und fermionische Kondensate und die paramagnetisch und ferromagnetisch Phasen von magnetisch Materialien. Während die meisten bekannten Phasen mit dreidimensionalen Systemen zu tun haben, ist es auch möglich, Analoga in zweidimensionalen Systemen zu definieren, die für seine Relevanz für Systeme in Aufmerksamkeit erhalten haben Biologie.
Verbindung

Atome, die in Molekülen oder Kristallen zusammenkleben, sollen miteinander verbunden sein. Eine chemische Bindung kann als die sichtbar gemacht werden Multipol Gleichgewicht zwischen den positiven Ladungen in den Kernen und den negativen Ladungen, die um sie schwingen.[27] Die Energien und Verteilungen sind mehr als nur einfache Anziehung und Abstoßung und charakterisieren die Verfügbarkeit eines Elektrons an eine Bindung an ein anderes Atom.
Die chemische Bindung kann a sein kovalente Bindung, ein Ionenverbindung, a Wasserstoffverbindung oder nur wegen von Van der Waals Force. Jede dieser Arten von Bindungen wird einem Potenzial zugeschrieben. Diese Potentiale erzeugen die Interaktionen die Atome zusammenhalten in Moleküle oder Kristalle. In vielen einfachen Verbindungen, Valenzbindungstheorie, das Valenzschalen -Elektronenpaar -Abstoßungsmodell (VSEPR) und das Konzept von Oxidationszahl kann verwendet werden, um die molekulare Struktur und Zusammensetzung zu erklären.
Eine ionische Bindung wird gebildet, wenn ein Metall einen oder mehrere seiner Elektronen verliert und ein positiv geladenes Kation wird, und die Elektronen werden dann vom nichtmetallischen Atom gewonnen und werden zu einem negativ geladenen Anion. Die beiden gegensätzlichen Ionen ziehen sich an, und die ionische Bindung ist die elektrostatische Anziehungskraft zwischen ihnen. Zum Beispiel, Natrium (Na), ein Metall, verliert ein Elektron, um ein Na zu werden+ Kation während Chlor (Cl), ein Nichtmetall, gewinnt dieses Elektron, um Cl zu werden−. Die Ionen werden aufgrund elektrostatischer Anziehung und dieser Verbindung zusammengehalten Natriumchlorid (NaCl) oder gemeinsames Tischsalz wird gebildet.

In einer kovalenten Bindung ein oder mehrere Paare von Valenzelektronen werden von zwei Atomen geteilt: die resultierende elektrisch neutrale Gruppe von gebundenen Atomen wird als a bezeichnet Molekül. Atome werden Valenzelektronen so teilen, dass er eine Schaffung eines edler Gas Elektronenkonfiguration (acht Elektronen in ihrer äußersten Hülle) für jedes Atom. Atome, die dazu neigen, so zu kombinieren, dass sie jeweils acht Elektronen in ihrer Valenzschale haben, sollen dem folgen Oktettregel. Einige Elemente mögen jedoch Wasserstoff und Lithium benötigen nur zwei Elektronen in ihrer äußersten Hülle, um diese stabile Konfiguration zu erreichen. Diese Atome sollen dem folgen Duettregelund auf diese Weise erreichen sie die Elektronenkonfiguration des edlen Gas Helium, der zwei Elektronen in seiner äußeren Hülle hat.
Ebenso Theorien von Theorien von klassische Physik kann verwendet werden, um viele ionische Strukturen vorherzusagen. Mit komplizierteren Verbindungen, wie z. Metallkomplexe, Valenz -Bond -Theorie ist weniger anwendbar und alternative Ansätze wie die molekulares Orbital Theorie werden im Allgemeinen verwendet. Siehe Diagramm auf elektronischen Orbitalen.
Energie
Im Kontext der Chemie ist Energie ein Attribut einer Substanz als Folge seiner Atomic, Molekular oder aggregieren Struktur. Da eine chemische Transformation von einer Änderung eines oder mehreren dieser Art von Strukturen begleitet wird, wird sie immer von einem begleitet Zunahme oder Verringerung von Energie der beteiligten Substanzen. Einige Energie wird zwischen der Umgebung und den Reaktanten der Reaktion in Form von Wärme oder übertragen hell; Somit können die Produkte einer Reaktion mehr oder weniger Energie haben als die Reaktanten.
Eine Reaktion soll sein exergonisch Wenn der endgültige Zustand auf der Energieskala niedriger ist als der Anfangszustand; Im Falle des Endgonische Reaktionen Die Situation ist das Gegenteil. Eine Reaktion soll sein exotherm Wenn die Reaktion die Umgebung erhitzen; Im Falle des Endotherme ReaktionenDie Reaktion absorbiert Wärme aus der Umgebung.
Chemische Reaktionen sind ausnahmslos nicht möglich, es sei denn Aktivierungsenergie. Das Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion (bei gegebener Temperatur t) hängt mit der Aktivierungsenergie E durch den Bevölkerungsfaktor des Boltzmanns zusammen - Das ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Molekül bei der gegebenen Temperatur eine Energie mehr oder gleich E hat Arrhenius -Gleichung. Die Aktivierungsenergie, die für eine chemische Reaktion erforderlich ist, kann in Form von Wärme, Licht, sein Elektrizität oder mechanisch Macht in Form von Ultraschall.[28]
Ein verwandtes Konzept freie Energie, was auch Entropieüberlegungen beinhaltet, ist ein sehr nützliches Mittel zur Vorhersage der Machbarkeit einer Reaktion und zur Bestimmung des Gleichgewichtszustands einer chemischen Reaktion, in Chemische Thermodynamik. Eine Reaktion ist nur dann machbar, wenn die Gesamtänderung in der Gibbs freie Energie ist negativ, ; Wenn es gleich Null ist, soll die chemische Reaktion anliegen Gleichgewicht.
Es gibt nur begrenzte mögliche Energiezustände für Elektronen, Atome und Moleküle. Diese werden durch die Regeln von bestimmt Quantenmechanik, die erfordern Quantisierung von Energie eines gebundenen Systems. Die Atome/Moleküle in einem höheren Energiezustand sollen angeregt sein. Die Moleküle/Substanzatome in einem angeregten Energiezustand sind oft viel reaktiver; Das ist mehr für chemische Reaktionen zugänglich.
Die Phase einer Substanz wird ausnahmslos durch ihre Energie und die Energie ihrer Umgebung bestimmt. Wenn der intermolekularen Kräfte einer Substanz sind so, dass die Energie der Umgebung nicht ausreicht, um sie zu überwinden, sie tritt in einer geordneten Phase wie Flüssigkeit oder fester auf, wie es bei Wasser der Fall ist (h2Ö); eine Flüssigkeit bei Raumtemperatur, weil ihre Moleküle an gebunden sind Wasserstoffbrücken.[29] Wohingegen Schwefelwasserstoff (H2S) ist ein Gas bei Raumtemperatur und Standarddruck, da seine Moleküle durch schwächer sind Dipol-Dipol-Wechselwirkungen.
Die Energieübertragung von einer chemischen Substanz auf eine andere hängt von der ab Größe von Energie Quanta aus einer Substanz emittiert. Wärmeenergie wird jedoch oft leichter von fast jeder Substanz auf einen anderen übertragen, weil die Phononen Verantwortlich für Schwingungs- und Rotationsenergiewerte in einer Substanz haben viel weniger Energie als Photonen auf die elektronische Energieübertragung aufgerufen. Da die Schwingungs- und Rotationsenergiewerte enger als die elektronischen Energieniveaus beteiligt sind, wird Wärme zwischen Substanzen relativ zu Licht oder anderen Formen der elektronischen Energie leichter übertragen. Beispielsweise wird die ultraviolette elektromagnetische Strahlung nicht mit so viel Wirksamkeit von einer Substanz in eine andere wie thermische oder elektrische Energie übertragen.
Die Existenz von charakteristischen Energieniveaus für verschiedene Chemikalien ist nützlich für ihre Identifizierung durch die Analyse von Spektrallinien. In der Chemikalie werden häufig verschiedene Arten von Spektren verwendet Spektroskopie, z.B. Ir, Mikrowelle, NMR, Esrusw. Die Spektroskopie wird auch verwendet, um die Zusammensetzung von entfernten Objekten - wie Sterne und entfernte Galaxien - durch Analyse ihrer Strahlungsspektren zu identifizieren.

Der Begriff chemische Energie wird oft verwendet, um das Potenzial einer chemischen Substanz zu zeigen, um eine Transformation durch a zu unterziehen chemische Reaktion oder um andere chemische Substanzen zu transformieren.
Reaktion

Wenn eine chemische Substanz aufgrund ihrer Wechselwirkung mit einer anderen Substanz oder mit Energie transformiert wird, soll eine chemische Reaktion aufgetreten sein. EIN chemische Reaktion ist daher ein Konzept im Zusammenhang mit der "Reaktion" einer Substanz, wenn sie in engem Kontakt mit einem anderen kommt, sei es als Mischung oder a Lösung; Exposition gegenüber irgendeiner Form von Energie oder beidem. Es führt zu einem gewissen Energieaustausch zwischen den Bestandteilen der Reaktion und der Systemumgebung, die möglicherweise Gefäße entworfen werden kann - häufig Laborglas.
Chemische Reaktionen können zur Bildung führen oder Dissoziation von Molekülen, dh Moleküle, die zwei oder mehr Moleküle bilden oder die Atome innerhalb oder über Moleküle neu organisieren. Chemische Reaktionen beinhalten normalerweise das Herstellen oder Brechen chemischer Bindungen. Oxidation, Reduktion, Dissoziation, Säure Base Neutralisation und molekular Umbauung sind einige der häufig verwendeten Arten von chemischen Reaktionen.
Eine chemische Reaktion kann symbolisch durch a dargestellt werden chemische Gleichung. Während in einer nicht nuklearen chemischen Reaktion die Anzahl und die Art von Atomen auf beiden Seiten der Gleichung gleich sind, gilt dies für eine Kernreaktion nur für die Kernpartikel, nämlich. Protonen und Neutronen.[30]
Die Abfolge von Schritten, bei denen die Reorganisation chemischer Bindungen im Verlauf einer chemischen Reaktion stattfinden kann Mechanismus. Eine chemische Reaktion kann in einer Reihe von Schritten stattfinden, von denen jede eine andere Geschwindigkeit aufweisen kann. Viele Reaktionsintermediate Mit variabler Stabilität kann im Verlauf einer Reaktion somit vorgesehen werden. Reaktionsmechanismen werden vorgeschlagen, um die zu erklären Kinetik und die relative Produktmischung einer Reaktion. Viele Physikalische Chemiker spezialisiert auf Erkundung und Vorschlag der Mechanismen verschiedener chemischer Reaktionen. Mehrere empirische Regeln, wie die Woodward -Hoffmann Regeln Oft sind sich nützlich, während er einen Mechanismus für eine chemische Reaktion vorschlägt.
Laut dem IUPAC Goldbuch, eine chemische Reaktion ist "ein Prozess, der zur Vernetzung chemischer Spezies führt".[31] Dementsprechend kann eine chemische Reaktion eine sein Elementarreaktion oder ein schrittweise Reaktion. Es wird eine zusätzliche Einschränkung erstellt, da diese Definition Fälle umfasst, in denen die Interkonversion von Konformeren ist experimentell beobachtbar. Solche nachweisbaren chemischen Reaktionen beinhalten normalerweise Mengen molekulare Entitäten, wie diese Definition angezeigt, aber es ist häufig konzeptionell bequem, den Begriff auch für Veränderungen mit einzelnen molekularen Einheiten zu verwenden (d. H. „mikroskopische chemische Ereignisse“).
Ionen und Salze

Ein Ion ist eine geladene Art, ein Atom oder ein Molekül, das einen oder mehrere Elektronen verloren hat oder gewonnen hat. Wenn ein Atom ein Elektron verliert und somit mehr Protonen als Elektronen hat, ist das Atom ein positiv geladenes Ion oder Kation. Wenn ein Atom ein Elektron erhält und somit mehr Elektronen als Protonen hat, ist das Atom ein negativ geladenes Ion oder Anion. Kationen und Anionen können ein kristallines neutrales Gitter bilden Salze, wie die na+ und Cl− Ionen bilden Natriumchloridoder NaCl. Beispiele von Polyatomionen das trennt sich nicht während Säure -Base -Reaktionen sind Hydroxid (OH−) und Phosphat (Po43–).
Plasma besteht aus gasförmiger Materie, die normalerweise durch hohe Temperatur ionisiert wurde.
Säure und Basizität

Eine Substanz kann oft als Säure oder a klassifiziert werden Base. Es gibt verschiedene Theorien, die das Verhalten von Säure -Base erklären. Das einfachste ist Arrhenius -Theorie, was besagt, dass Säure eine Substanz ist, die produziert Hydroniumionen Wenn es in Wasser aufgelöst wird und eine Basis eine ist, die produziert Hydroxidionen bei Wasser in Wasser. Entsprechend Brønsted -Lowry -Säure -Base -TheorieSäuren sind Substanzen, die positiv spenden Wasserstoff Ion zu einer anderen Substanz in einer chemischen Reaktion; Eine Basis ist die Substanz, die dieses Wasserstoffionen erhält.
Eine dritte gemeinsame Theorie ist Lewis -Säure -Base -Theorie, was auf der Bildung neuer chemischer Bindungen basiert. Die Lewis -Theorie erklärt, dass eine Säure eine Substanz ist, die während des Prozesses der Bindungsbildung ein Elektronenpaar aus einer anderen Substanz akzeptieren kann, während eine Basis eine Substanz ist, die ein Elektronenpaar zur Bildung einer neuen Bindung liefern kann. Nach dieser Theorie sind die entscheidenden Dinge, die ausgetauscht werden, Anklagen.[32][unzuverlässige Quelle?] Es gibt verschiedene andere Möglichkeiten, wie eine Substanz als Säure oder Base eingestuft werden kann, wie in der Geschichte dieses Konzepts offensichtlich ist.[33]
Die Säurefestigkeit wird üblicherweise mit zwei Methoden gemessen. Eine Messung, die auf der Arrhenius -Definition von Säure basiert, ist pH, was eine Messung der Hydroniumionenkonzentration in einer Lösung ist, wie auf einem Negativ ausgedrückt logarithmisch Skala. Daher haben Lösungen mit einem niedrigen pH -Wert eine hohe Hydroniumionenkonzentration und können als saurer bezeichnet werden. Die andere Messung, basierend auf der Brønsted -Lowry -Definition, ist die Säure -Dissoziationskonstante (Ka), die die relative Fähigkeit einer Substanz misst, als Säure unter der Brønsted -Howry -Definition einer Säure zu wirken. Das heißt, Substanzen mit einem höheren ka spenden eher Wasserstoffionen bei chemischen Reaktionen als diejenigen mit niedrigerem ka Werte.
Redox
Redox (rotUction-OchseIdation) Reaktionen sind alle chemische Reaktionen in denen Atome ihre haben Oxidationszustand geändert, indem entweder Elektronen (Reduktion) oder Elektronen (Oxidation) gewonnen werden. Substanzen, die die Fähigkeit haben, andere Substanzen zu oxidieren Oxidationsmittel, Oxidationsmittel oder Oxidationsmittel. Ein Oxidationsmittel entfernt Elektronen aus einer anderen Substanz. In ähnlicher Weise werden Substanzen, die in der Lage sind, andere Substanzen zu reduzieren Reduzierung von Agenten, Reduktanten oder Reduzierer.
Ein Reduktionsmittel überträgt Elektronen in eine andere Substanz und wird somit selbst oxidiert. Und weil es Elektronen "spendet", wird es auch als Elektronendonor bezeichnet. Oxidation und Reduktion beziehen sich ordnungsgemäß auf eine Änderung der Oxidationszahl - die tatsächliche Übertragung von Elektronen kann niemals auftreten. Daher ist die Oxidation besser als eine Zunahme von festgelegt Oxidationszahlund Reduktion als Abnahme der Oxidationszahl.
Gleichgewicht
Obwohl das Konzept von Gleichgewicht wird im gesamten Wissenschaften im Zusammenhang mit der Chemie häufig verwendet, wenn eine Reihe verschiedener Zustände der chemischen Zusammensetzung möglich sind in mehr als einer Art von Phase vorhanden sein.
Ein System chemischer Substanzen im Gleichgewicht, obwohl eine unveränderliche Zusammensetzung, meistens nicht ist statisch; Moleküle der Substanzen reagieren weiterhin miteinander dynamisches Gleichgewicht. Somit beschreibt das Konzept den Zustand, in dem die Parameter wie die chemische Zusammensetzung im Laufe der Zeit unverändert bleiben.
Chemische Gesetze
Chemische Reaktionen unterliegen bestimmten Gesetzen, die zu grundlegenden Konzepten in der Chemie geworden sind. Einige von ihnen sind:
- Avogadros Gesetz
- Bier -Lambert -Gesetz
- Boyles Gesetz (1662, Druck und Volumen)
- Charles 'Gesetz (1787, in Bezug auf Volumen und Temperatur)
- Ficks Verbreitungsgesetze
- Gay-Lussacs Gesetz (1809 in Bezug auf Druck und Temperatur)
- Le Chateliers Prinzip
- Henrys Gesetz
- Hessgesetz
- Energieerhaltung der Energie führt zu den wichtigen Konzepten von Gleichgewicht, Thermodynamik, und Kinetik.
- Gesetz der Erhaltung der Masse bleibt weiter konserviert in Isolierte Systemesogar in der modernen Physik. Jedoch, Spezielle Relativität zeigt das aufgrund von Massen -Energie -ÄquivalenzWenn nicht-materielle "Energie" (Hitze, Licht, kinetische Energie) aus einem nicht isolierten System entfernt wird, geht etwas mit dieser Masse verloren. Hohe Energieverluste führen zu einem Verlust der Wiege an Massenmengen, ein wichtiges Thema in Kernchemie.
- Gesetz der eindeutigen KompositionObwohl in vielen Systemen (insbesondere Biomakromoleküle und Mineralien) die Verhältnisse tendenziell große Zahlen erfordern und häufig als Fraktion dargestellt werden.
- Gesetz von mehreren Proportionen
- Raoultes Gesetz
Geschichte
Das history of chemistry erstreckt sich über eine Zeit von sehr alten Zeiten bis heute. Seit mehreren Jahrtausenden v. Beispiele sind das Extrahieren Metalle aus ErzeTöpferwaren und Glasuren herstellen, Bier und Wein fermentieren, Chemikalien aus Pflanzen für Medizin und Parfüm extrahieren, Fett in Fett machen Seife, machen Glasund machen Legierungen wie Bronze-. Die Chemie ging ihre Protoscience voraus, Alchimie, was ein intuitiver, aber nicht wissenschaftlicher Ansatz ist, um die Bestandteile der Materie und deren Wechselwirkungen zu verstehen. Es war nicht erfolgreich, die Natur von Materie und ihre Transformationen zu erklären, aber durch die Durchführung von Experimenten und die Aufzeichnung der Ergebnisse stellten Alchemisten die Voraussetzungen für die moderne Chemie. Chemie als eine Gruppe von Wissen, die sich von der Alchemie unterscheidet Robert Boyle In seiner Arbeit Der skeptische Chymiker (1661). Während sich sowohl Alchemie als auch Chemie mit Materie und ihren Transformationen befassen, wurde der entscheidende Unterschied durch die gegeben wissenschaftliche Methode das Apotheke in ihrer Arbeit beschäftigt. Es wird angenommen, dass Chemie eine etablierte Wissenschaft mit der Arbeit von geworden ist Antoine Lavoissier, der ein Gesetz von entwickelte Erhaltung der Masse Das erforderte sorgfältige Messung und quantitative Beobachtungen chemischer Phänomene. Die Geschichte der Chemie ist mit dem verflochten Geschichte der Thermodynamikbesonders durch die Arbeit von Willard Gibbs.[34]
Definition
Die Definition der Chemie hat sich im Laufe der Zeit geändert, da neue Entdeckungen und Theorien die Funktionalität der Wissenschaft beitragen. Der Begriff "Chymistr", nach Ansicht des bekannten Wissenschaftlers Robert Boyle Im Jahr 1661 bedeutete das Thema der materiellen Prinzipien von gemischten Körpern.[35] 1663 der Chemiker Christopher Glaser beschrieb "Chymistry" als wissenschaftliche Kunst, durch die man lernt, Körper aufzulösen und die verschiedenen Substanzen auf ihrer Zusammensetzung auszuziehen und sie wieder zu vereinen und sie zu einer höheren Perfektion zu erhöhen.[36]
Die Definition des Wortes "Chemie" 1730, wie es verwendet von Georg Ernst Stahl, bedeutete die Kunst, gemischte, zusammenhängende oder aggregierte Körper in ihre Prinzipien aufzulösen; und solche Körper aus diesen Prinzipien zu komponieren.[37] 1837, Jean-Baptiste Dumas betrachtete das Wort "Chemie", um sich auf die Wissenschaft zu beziehen, die sich mit den Gesetzen und Auswirkungen molekularer Kräfte befasst.[38] Diese Definition entwickelte sich weiter, bis sie 1947 die Wissenschaft der Substanzen bedeutet: ihre Struktur, ihre Eigenschaften und die Reaktionen, die sie in andere Substanzen verwandeln - eine Charakterisierung, die von akzeptiert wird Linus Pauling.[39] In jüngerer Zeit 1998 Professor Raymond Chang erweiterte die Definition von "Chemie", um das Studium der Materie und die Veränderungen zu bedeuten, die sie unterliegt.[40]
Disziplin
Frühe Zivilisationen wie die Ägypter[41] Babylonier und Inder[42] Das praktische Wissen über die Künste von Metallurgie, Keramik und Farbstoffen angehäuft, entwickelte jedoch keine systematische Theorie.
Eine grundlegende chemische Hypothese entstand zuerst in Klassisches Griechenland mit der Theorie von vier Elemente Wie definitiv vorgeschlagen von Aristoteles das angeben Feuer, Luft, Erde und Wasser waren die grundlegenden Elemente, aus denen alles als Kombination gebildet wird. griechisch Atomismus Daten zurück auf 440 v. Chr. In Werken von Philosophen wie z. Demokrit und Epikurus. In 50 v. Chr. Die römisch Philosoph Lukrez erweiterte die Theorie in seinem Buch De rerum natura (Über die Natur der Dinge).[43][44] Im Gegensatz zu modernen Konzepten der Wissenschaft war der griechische Atomismus rein philosophischer Natur, mit wenig Bedenken hinsichtlich empirischer Beobachtungen und ohne Bedenken für chemische Experimente.[45]
Eine frühe Form der Idee von Erhaltung der Masse ist die Vorstellung, dass "Nichts kommt aus dem Nichts" in Antike griechische Philosophie, was in gefunden werden kann in Empedokles (ca. 4. Jahrhundert v. Chr.): "Denn es ist unmöglich, dass irgendetwas von dem kommt, was nicht ist, und es kann nicht dazu gebracht werden, dass das, was völlig zerstört werden sollte."[46] und Epikurus (3. Jahrhundert v. Chr.), Der die Natur des Universums beschreibt, dass "die Gesamtheit der Dinge immer so war, wie es jetzt ist und immer sein wird".[47]

In dem Hellenistische Welt Die Kunst der Alchemie proliferierte zuerst, mischte Magie und Okkultismus in die Untersuchung natürlicher Substanzen mit dem ultimativen Ziel, Elemente in die Umgestaltung zu verwandeln Gold und das Elixier des ewigen Lebens entdecken.[48] Arbeit, insbesondere die Entwicklung von Destillation, frühzeitig fortgesetzt Byzantinisch Periode mit dem berühmtesten Praktizierenden der griechische Ägionier des 4. Jahrhunderts Zosimos von Panopolis.[49] Alchemie wurde weiterhin im gesamten gesamten entwickelt und geübt Arabische Welt nach dem Muslimische Eroberungen,[50] und von dort und von den byzantinischen Überresten,,[51] in Mittelalter verbreitet und Renaissance Europa durch lateinische Übersetzungen.
Die arabischen Werke zugeschrieben auf Jabir ibn Hayyan führte eine systematische Klassifizierung chemischer Substanzen ein und gab Anweisungen zur Ableitung einer anorganischen Verbindung (Salmiak oder Ammoniumchlorid) aus organische Substanzen (wie Pflanzen, Blut und Haar) mit chemischen Mitteln.[52] Einige arabisch -jabirische Werke (z. B. das "Buch der Barmherzigkeit" und das "Buch von siebzig") wurden später unter den Latein ins Latein übersetzt Latinisiert Name "Geber",[53] und im Europa des 13. Jahrhunderts ein anonymer Schriftsteller, der normalerweise als als bezeichnet wird Pseudo-Geer, begann, unter diesem Namen alchemische und metallurgische Schriften zu produzieren.[54] Später einflussreiche muslimische Philosophen wie z. Abū al-Rayhān al-Bīrūnī[55] und Avicenna[56] bestritten die Theorien der Alchemie, insbesondere die Theorie der Transmutation von Metallen.
Unter dem Einfluss der Neue empirische Methoden vorgeschlagen von Sir Francis Bacon und andere eine Gruppe von Chemikern bei Oxford, Robert Boyle, Robert Hooke und John Mayow begann, die alten alchemischen Traditionen in eine wissenschaftliche Disziplin umzubauen. Insbesondere Boyle wird aufgrund seiner wichtigsten Arbeit, dem klassischen Chemie -Text, als Gründungsvater der Chemie angesehen Der skeptische Chymiker wo die Differenzierung zwischen den Ansprüchen der Alchemie und den empirischen wissenschaftlichen Entdeckungen der neuen Chemie vorgenommen wird.[57] Er formulierte Boyles Gesetzlehnte die klassischen "vier Elemente" ab und schlug eine mechanistische Alternative von Atomen und vor chemische Reaktionen Das könnte einem strengen Experiment ausgesetzt sein.[58]

Die Theorie von Phlogiston (Eine Substanz an der Wurzel aller Verbrennung) wurde vom Deutschen vorgeschlagen Georg Ernst Stahl im frühen 18. Jahrhundert und wurde erst Ende des Jahrhunderts vom französischen Chemiker aufgehoben Antoine Lavoissierdas chemische Analogon von Newton in der Physik; Wer hat mehr als jedes andere getan, um die neue Wissenschaft auf dem richtigen theoretischen Fuß zu etablieren, indem er das Prinzip von erläuterte Erhaltung der Masse und Entwicklung eines neuen Systems chemischer Nomenklatur, der bis heute verwendet wird.[60]
Vor seiner Arbeit waren jedoch viele wichtige Entdeckungen gemacht worden, insbesondere in Bezug auf die Natur der „Luft“, die entdeckt wurde, dass sie aus vielen verschiedenen Gasen bestand. Der schottische Chemiker Joseph Black (der erste experimentelle Chemiker) und die Flämie Jan Baptist van Helmont entdeckt Kohlendioxid, oder was Schwarz 1754 als "feste Luft" bezeichnete; Henry Cavendish entdeckt Wasserstoff und erläuterte seine Eigenschaften und Joseph Priestley und unabhängig, Carl Wilhelm Scheele isoliert rein Sauerstoff.
Englischer Wissenschaftler John Dalton schlug die Moderne vor Theorie der Atome; dass alle Substanzen aus unteilbaren „Atomen“ von Materie bestehen und dass verschiedene Atome unterschiedliche Atomgewichte aufweisen.
Die Entwicklung der elektrochemischen Theorie chemischer Kombinationen trat im frühen 19. Jahrhundert als Ergebnis der Arbeit von insbesondere zwei Wissenschaftlern auf. Jöns Jacob Berzelius und Humphry Davy, ermöglicht durch die vorherige Erfindung der Voltaic Stapel durch Alessandro Volta. Davy entdeckte neun neue Elemente, darunter die Alkali Metalle Indem Sie sie aus ihren extrahieren Oxide mit elektrischem Strom.[61]

britisch William Prout Zuerst schlug vor, alle Elemente anhand ihres Atomgewichts zu bestellen, da alle Atome ein Gewicht hatten, das ein genaues Vielfalt des Atomgewichts von Wasserstoff war. KRUG. Neues Land entwickelte eine frühe Elementtabelle, die dann in die Moderne entwickelt wurde Periodensystem von Elementen[64] in den 1860er Jahren von Dmitri Mendeleev und unabhängig von mehreren anderen Wissenschaftlern, einschließlich Julius Lothar Meyer.[65][66] Die inerten Gase, später die genannt Edelgase wurden entdeckt von William Ramsay in Zusammenarbeit mit Lord Rayleigh am Ende des Jahrhunderts, wodurch die Grundstruktur der Tabelle ausgefüllt wird.

Unterseite: Beobachtete Ergebnisse: Ein kleiner Teil der Partikel wurde abgelenkt, was anzeigt eine kleine, konzentrierte Ladung.
Um die Wende des 20. Jahrhunderts wurden die theoretischen Grundlagen der Chemie schließlich aufgrund einer Reihe bemerkenswerter Entdeckungen verstanden, die es gelang, die Natur der inneren Struktur von Atomen zu untersuchen und zu entdecken. Im Jahr 1897, J.J. Thomson von Universität von Cambridge entdeckte die Elektron und kurz nach dem französischen Wissenschaftler Becquerel sowie das Paar Pierre und Marie Curie untersuchte das Phänomen von Radioaktivität. In einer Reihe von Pionierstreuungsexperimenten Ernest Rutherford Bei der Universität von Manchester entdeckte die innere Struktur des Atoms und die Existenz des Protons, klassifizierte und erklärte die verschiedenen Arten von Radioaktivität und erfolgreich umgewandelt das erste Element durch Bombardieren Stickstoff- mit Alpha -Partikel.
Seine Arbeiten zur Atomstruktur wurde von seinen Schülern, dem dänischen Physiker, verbessert Niels Bohr, Henry Moseley und Otto Hahn, wer fuhr fort, den Aufstreben zu Vater zu haben Kernchemie. Die elektronische Theorie von chemische Bindungen und Molekulare Orbitale wurde von den amerikanischen Wissenschaftlern entwickelt Linus Pauling und Gilbert N. Lewis.
Das Jahr 2011 wurde von den Vereinten Nationen zum internationalen Jahr der Chemie erklärt.[67] Es war eine Initiative der Internationalen Union für reine und angewandte Chemie sowie der Bildungs-, wissenschaftlichen und kulturellen Organisation der Vereinten Nationen und beinhaltet weltweit chemische Gesellschaften, Akademiker und Institutionen und stützte sich auf individuelle Initiativen zur Organisation lokaler und regionaler Aktivitäten.
Die organische Chemie wurde von entwickelt von Justus von Liebig und andere folgen Friedrich Wöhler's Synthese von Harnstoff.[68] Andere entscheidende Fortschritte aus dem 19. Jahrhundert waren; ein Verständnis der Valenzbindung (Edward Frankland 1852) und die Anwendung der Thermodynamik auf die Chemie (J. W. Gibbs und Svante Arrhenius in den 1870er Jahren).
Trainieren
Subdisziplinen
Die Chemie wird typischerweise in mehrere wichtige Unterdisziplinen unterteilt. Es gibt auch mehrere interdisziplinäre wichtigste und spezialisiertere Chemiefelder.[69]
- Analytische Chemie ist die Analyse von Materialproben, um ein Verständnis für ihre zu erlangen chemische Zusammensetzung und Struktur. Die analytische Chemie enthält standardisierte experimentelle Methoden in der Chemie. Diese Methoden können in allen Subdisziplinen der Chemie verwendet werden, ohne die rein theoretische Chemie.
- Biochemie ist das Studium der Chemikalien, chemische Reaktionen und Chemische Wechselwirkungen das findet im Leben statt Organismen. Biochemie und organische Chemie sind eng miteinander verbunden, wie in Medizinische Chemie oder Neurochemie. Biochemie ist auch mit verbunden Molekularbiologie und Genetik.
- Anorganische Chemie ist die Untersuchung der Eigenschaften und Reaktionen anorganischer Verbindungen. Die Unterscheidung zwischen organischen und anorganischen Disziplinen ist nicht absolut und es gibt viel Überlappung, vor allem in der Unterdisziplin von Organometallische Chemie.
- Materialchemie ist die Herstellung, Charakterisierung und das Verständnis von Substanzen mit einer nützlichen Funktion. Das Feld ist eine neue Studie in Graduiertenprogrammen und integriert Elemente aus allen klassischen Chemiebereichen mit Schwerpunkt auf grundlegenden Themen, die für Materialien einzigartig sind. Grundsätzliche Studiensysteme umfassen die Chemie kondensierter Phasen (Feststoffe, Flüssigkeiten, Polymere) und Schnittstellen zwischen verschiedenen Phasen.
- Neurochemie ist das Studium von Neurochemikalien; einschließlich Sender, Peptiden, Proteinen, Lipiden, Zucker und Nukleinsäuren; Ihre Interaktionen und die Rollen, die sie bei der Bildung, Aufrechterhaltung und Änderung des Nervensystems spielen.
- Kernchemie ist die Untersuchung, wie subatomare Partikel zusammenkommen und Kerne machen. Modern Transmutation ist ein großer Bestandteil der Kernchemie und die Tabelle der Nuklide ist ein wichtiges Ergebnis und Werkzeug für dieses Gebiet.
- Organische Chemie ist die Untersuchung der Struktur, Eigenschaften, Zusammensetzung, Mechanismen und Reaktionen von organische Verbindungen. Eine organische Verbindung ist definiert wie jede Verbindung, die auf einem Kohlenstoffskelett basiert.
- Physikalische Chemie ist die Untersuchung der physikalischen und grundlegenden Grundlage chemischer Systeme und Prozesse. Insbesondere die Energetik und Dynamik solcher Systeme und Prozesse sind für physikalische Chemiker von Interesse. Wichtige Studienbereiche umfassen Chemische Thermodynamik, Chemische Kinetik, Elektrochemie, Statistische Mechanik, Spektroskopieund in jüngerer Zeit, Astrochemie.[70] Die physikalische Chemie hat eine große Überlappung mit Molekulare Physik. Die physikalische Chemie beinhaltet die Verwendung von Infinitesimale Kalkül bei der Ableitung von Gleichungen. Es ist normalerweise mit verbunden mit Quantenchemie und theoretische Chemie. Die physikalische Chemie ist eine ausgeprägte Disziplin von Chemische PhysikAber auch hier gibt es eine sehr starke Überlappung.
- Theoretische Chemie ist das Studium der Chemie durch grundlegendes theoretisches Denken (normalerweise innerhalb Mathematik oder Physik). Insbesondere die Anwendung von Quantenmechanik zur Chemie heißt genannt Quantenchemie. Seit dem Ende der Zweiter WeltkriegDie Entwicklung von Computern hat eine systematische Entwicklung von ermöglicht Computerchemie, das ist die Kunst, sich zu entwickeln und zu bewerben Computerprogramme zur Lösung chemischer Probleme. Die theoretische Chemie hat eine große Überlappung mit (theoretisch und experimentell) Physik der kondensierten Materie und Molekulare Physik.
Andere Disziplinen in der Chemie werden traditionell nach der Art der untersuchten Materie oder der Art des Studiums gruppiert. Diese beinhalten Anorganische Chemie, das Studium der anorganisch Angelegenheit; organische Chemie, das Studium der organisch (Carbon-basierte) Materie; Biochemie, das Studium der Substanzen gefunden in Biologische Organismen; physikalische Chemiedie Untersuchung chemischer Prozesse unter Verwendung physikalischer Konzepte wie z. Thermodynamik und Quantenmechanik; und analytische Chemiedie Analyse von Materialproben, um ein Verständnis für ihre zu erlangen chemische Zusammensetzung und Struktur. In den letzten Jahren sind viele weitere spezialisierte Disziplinen entstanden, z. Neurochemie die chemische Untersuchung der nervöses System (sehen Subdisziplinen).
Andere umfassen Elektrochemie, Femtochemie, Geschmackchemie, Durchflusschemie, Histochemie, history of chemistry, Hydrierungschemie, Mathematische Chemie, Molekulare Mechanik, Naturproduktchemie, Organometallische Chemie, Petrochemie, Photochemie, Physikalische organische Chemie, Polymerchemie, Radiochemie, Sonochemie, Supramolekulare Chemie, synthetische Chemie, und viele andere.
Interdisziplinär
Interdisziplinär Felder umfassen Agrochemie, Astrochemie (und Kosmochemie), Atmosphärische Chemie, Chemieingenieurwesen, Chemische Biologie, Chemo-Informatik, Umweltchemie, Geochemie, grüne Chemie, Immunochemie, Meereschemie, Materialwissenschaften, Mechanochemie, Medizinische Chemie, Molekularbiologie, Nanotechnologie, Oenologie, Pharmakologie, Phytochemie, Festkörperchemie, Oberflächenwissenschaft, Thermochemie, und viele andere.
Industrie
Das Chemieindustrie repräsentiert eine wichtige wirtschaftliche Aktivität weltweit. Das Globale Top 50 chemische Produzenten im Jahr 2013 hatte Verkäufe von US$980,5 Milliarden mit einer Gewinnspanne von 10,3%.[71]
Professionelle Gesellschaften
- American Chemical Society
- Amerikanische Gesellschaft für Neurochemie
- Chemisches Institut von Kanada
- Chemische Gesellschaft von Peru
- Internationale Union der reinen und angewandten Chemie
- Royal Australian Chemical Institute
- Royal Netherlands Chemical Society
- Royal Society of Chemistry
- Gesellschaft der chemischen Industrie
- Weltverband theoretischer und rechnerischer Chemiker
- Liste der Chemiegesellschaften
Siehe auch
- Vergleich der Software für die molekulare Mechanikmodellierung
- Glossary of chemistry terms
- Internationales Jahr der Chemie
- Liste der Chemiker
- Liste der Verbindungen
- Liste wichtiger Veröffentlichungen in der Chemie
- Liste der ungelösten Probleme in der Chemie
- Umriss der Chemie
- Periodische Systeme von kleinen Molekülen
- Philosophie der Chemie
- Wissenschaftstourismus
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