Kemija

Izvor: Wikipedia
(Preusmjereno sa Hemija)
Hemija proučava sastav, strukturu i osobine materije, kao i promene kroz koje ona prođe tokom hemijskih reakcija.
Hemija proučava i interakcije supstanci sa drugim supstancama i energijom.

Hemija (starofrancuski: alkemie; arapski al-kimia: umjetnost preobrazbe) proučava ustroj, osobine, sastav i pretvorbu tvari. Kemija se bavi kemijskim elementima i spojevima, koji se sastoje od atoma i molekula, kao i njihovim odnosima.

Pregled[uredi - уреди]

Atomska teorija je osnova kemije. Ta teorija kaže da se sve tvari sastoje od vrlo malih čestica po imenu atomi. Jedan od prvih zakona koji je doveo do utemeljenja kemije kao znanosti bio je Zakon očuvanja mase. Taj zakon kaže da tijekom kemijske reakcije nema primjetne promjene u količini tvari. (Moderna je fizika pokazala da se zapravo radi o očuvanju energije, te da su energija i masa povezane.)

Jednostavno rečeno, ako na početku imate 10,000 atoma i napravite mnogo kemijskih reakcija, na kraju ćete opet imati 10,000 atoma. Masa je ostala ista ako uračunamo energiju koja se pritom izgubila ili stekla. Kemija proučava odnose među atomima: ponekad među pojedinačnim atomima, ali češće kad su atomi vezani uz druge atome i čine ione i molekule. Atomi stupaju u odnos s drugim atomima (npr. logorska vatra je kombinacija atoma kisika iz zraka s atomima ugljika i vodika iz drveta), a mogu imati odnos i sa svjetlom (fotografija nastaje zbog promjena koje svjetlo izaziva na kemikalijama filmske vrpce) i drugim zračenjima.

Neobično se brzo otkrilo da se atomi gotovo uvijek slažu u određenim omjerima: silicijski pijesak je struktura gdje omjer atoma silicija i atoma kisika iznosi 1:2. Danas znamo da taj zakon određenih proporcija ima iznimke (npr. integrirani strujni krugovi).

Drugo ključno otkriće: kad god se izvodi određena kemijska reakcija, količina stečene ili izgubljene energije uvijek je ista. To je dovelo do važnih pojmova kao što su ravnoteža, termodinamika i kinetika.

Fizikalna kemija zasniva se na modernoj fizici, jer je u načelu moguće opisati sve kemijske sustave koristeći teoriju kvantne mehanike. Ta je teorija matematički složena i kosi se sa zdravim razumom. Ipak, u praksi se samo najjednostavniji kemijski sustavi mogu istraživati isključivo kroz kvantnu mehaniku, te se za praktične svrhe moraju raditi aproksimacije. Zato u većem dijelu kemije nije potrebno detaljno znanje kvantne mehanike, jer se važne posljedice te teorije (prvenstveno orbitalna aproksimacija) mogu razumjeti i primijeniti na jednostavniji način.

Iako se kvantna mehanika često može zanemariti, njezin osnovni pojam - kvantizacija energije - mora se uzeti u obzir. Kemičari koriste kvantne efekte prilikom svih spektroskopskih tehnika (i raznih drugih stvari), iako mnogi kemičari nisu svjesni toga! Osim toga, često se i fizika može zanemariti, a konačni rezultat (npr. spektar NMR) svejedno može imati smisla.

Potpun fizikalni opis kemije mora također uzeti u obzir relativnost, koja je druga glavna teorija moderne fizike, također matematički složena. Srećom, efekti relativiteta važni su samo u izuzetno preciznim izračunima atomske strukture, koji se uglavnom tiču težih elemenata, dok je u praksi relativnost nevažna za gotovo čitavu kemiju.

Kemija se obično dijeli ovako: analitička kemija, koja određuje sastav i dijelove tvari; organska kemija, koja proučava ugljikove spojeve; anorganska kemija, koja istražuje šire elemente koje organska kemija ne naglašava; biokemija, proučavanje kemije u biološkom sustavu; i fizikalna kemija, koja je osnova svih drugih grana jer obuhvaća fizikalne osobine tvari i teorije za njihovo istraživanje.

Neke druge multidisciplinarne i specijalizirane grane: znanost materijala, kemija polimera, kemija okoliša, farmacija.

Kemikalije i odnosi[uredi - уреди]

Kvantitativna kemija[uredi - уреди]

Stanja tvari[uredi - уреди]

Kiseline i baze[uredi - уреди]

Kinetika i termodinamika[uredi - уреди]

Istorija hemije[uredi - уреди]

Nastanak hemije se može pratiti do opažanja fenomena gorenja koji je doveo do pojave metalurgije - veštine i nauke o dobijanju metala iz ruda. Međutim, zbog nedostatka naučnog objašnjenja, vatra je ostala samo mistična sila koja je mogla transformisati supstancu iz jednog oblika u drugi (spaljivanje drveta, ključanje vode), dok istovremeno proizvodi toplotu i svetlost. Filozofski napori da se razume zašto različite supstance imaju različite osobine (boju, gustinu, miris), postoje u različitim agregatnim stanjima (gasovita, tečna i čvrsta tela) i reaguju na drugačije načine kada su izložene nekim uticajima, poput vode, vatre ili promeni temperature, doveli su do postavljanja prvih teorija o prirodi i hemiji. Jedna od prvih teorija je bila da su voda, vatra, zemlja i vazduh četiri glavna elementa.

Grčki atomisti Demokrit i Leukip su tvrdili da su atomi najmanje, nedeljive čestice. Međutim, zbog nedostatka naučnih dokaza, postojanje atoma je bilo lako poreći, pa se teorija o četiri elementa dugo zadržala, jer ju je zastupao Aristotel (koji je dodao i peti element etar, kao božansku silu), a Crkva je kasnije prihvatila ovakvo učenje.

Želja za zlatom je dovela do procesa njegove purifikacije, iako tada osnovni principi nisu bili poznati - mislilo se da je to pre transformacija, a ne purifikacija. Mnogi učeni ljudi iz tog perioda su smatrali da je razumljivo verovati da postoji način za pretvaranje jevtinijih metala u zlato. Ovo je dovelo do pojave alhemije i potrage za Kamenom mudrosti, za koji se smatralo da vrši takvu transformaciju običnim dodirom.[1]

Alhemičarska laboratorija

Neki smatraju srednjovekovne muslimane za prve hemičare, koji su uveli precizno posmatranje i eksperimentisanje, i koji su okrili brojne supstance. Najuticajni muslimanski hemičari bili su Geber, al-Kindi, al-Razi i Abu Rajhan al-Biruni. Geberovi radovi su postali poznati u Evropi kroz latinske prevode pseudo-Gebera iz 14. veka, koji je takođe napisao nekoliko svojih knjiga pod imenom Geber. Doprinos indijskih alhemičara i metalurga je takođe značajan.[2]

Pojava hemije u Evropi je bila prvenstveno zbog stalnih pojava kuge i bolesti biljaka tokom ranog srednjeg veka. Ovo je dovelo do potrebe za lekovima. Verovalo se da postoji univerzalni lek nazvan Eliksir života, ali kao ni Kamen mudrosti, ni on nikada nije pronađen.

Paracelzus (1493-1541) je odbacio teoriju o 4 elementa (voda, vatra, vazduh i zemlja) i, uz vrlo malo znanje o svojim hemikalijama i medicini, stvorio je hibrid alhemije i nauke, što će vremenom dobiti ime jatrohemija. Takođe, uticaj filozofa kao što su Frensis Bekon (1561-1626) i Rene Dekart (1596-1650), koji su tražili više tačnosti u matematici i drugim naukama i u uklanjanju predrasuda iz naučnih opservacija, dovelo je naučne revolucije, koja je u hemiji počela sa Robertom Bojlom (1627-1691), koji je dobio jednačinu poznatu kao Bojlov zakon o osobinama gasovitih tela.[3] Moderna hemija je nastala kada ja Lavoazjeovim (1743-1794) otkrićem Zakona o održanju masa (1783), Prustovim otkrićem Zakona stalnih odnosa masa (1799) i modernom atomskom teorijom Džona Daltona (oko 1800). Zakon o održanju masa i teorija sagorevanja su reformulisali hemiju. Lavoazjeovi fundamentalni doprinosi hemiji su bili rezultat svesnih napora da rezultati dobijeni eksperimentima prilagode u jednu teoriju. Lavoazje je objasnio da je sagorevanje u stvari reakcija sa kiseonikom i time opovrgnuo flogistonsku teoriju i razvio je novi sistem hemijske nomeklature. Takođe je preveo arhaični i tehnički jezik hemije u nešto što su mogle da razumeju neobrazovane mase, što je povećalo interesovanje javnosti za hemijom. Zbog svih tih doprinosa, Antoan Lavoazje se smatra ocem moderne hemije. Kasnije otkriće Fridriha Velera da se mnoge susptance koje se nalaze u prirodi mogu dobiti u laboratoriji je pomoglo daljem razvoju hemije.

Otkriće hemijskih elemenata je imalo dugu istoriju još od vremena alhemije, a kulminiralo se stvaranjem periodnog sistema elemenata koji je načinio Dmitrij Mendeljejev i kasnijim otkrićem nekih sintetičkih elemenata.

Otkrića u hemiji su izvanredno doprinela razvoju moderne civilizacije. Jedan od najvažnijih pronalazaka 20. veka je veštačka fiksacija azota (sinteza amonijaka: Nobelova nagrada za hemiju 1918, Fric Haber i 1931, Karl Boš) iz koje je izrasla moderna industrija veštačkih đubriva. Procenjuje se da ishrana 40% svetske populacije zavisi od veštačkih đubriva na bazi sinteze amonijaka. (Nature 427, 498-499 (05 Feb 2004)) Druga važna otkrića vezana su za molekulske osnove života gde je hemija uspela da prodre duboko u molekulske mehanizme biohemijskih procesa i transfera genetičkih informacija u živim sistemima.

Reference[uredi - уреди]

  1. Alchemy Timeline - Chemical Heritage Society
  2. Will Durant (1935): Our Oriental Heritage: Simon & Schuster
  3. BBC - History - Robert Boyle (1627 - 1691), Pristupljeno 29. 4. 2013.

Vidi još[uredi - уреди]

Vanjske veze[uredi - уреди]

Commons-logo.svg U Wikimedijinoj ostavi nalazi se članak na temu: Chemistry
Wiktionary-logo-en.png Potražite izraz kemija u W(j)ečniku, slobodnom rječniku.