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Chimie (de l'arabe : كيمياء Latinized : le chem (kēme), signifiant la "valeur") est la science de la matière et des changements qu'elle subit. La science de la matière est également adressée par la physique, mais tandis que la physique adopte une approche plus générale et plus fondamentale, la chimie est plus spécialisée, étant concerné par la composition, le comportement, la structure, et les propriétés de la matière, aussi bien que des changements qu'elle subit pendant les réactions chimiques. C'est une science physique pour des études de divers atomes, de molécules, de cristaux et d'autres agrégats de la matière si en isolation ou de la combinaison, qui incorporent les concepts de l'énergie et de l'entropie par rapport à la spontanéité des processus chimiques.
Des disciplines dans la chimie sont traditionnellement groupées par le type de matière étant étudiée ou le genre d'étude. Celles-ci incluent la chimie inorganique, l'étude de la matière inorganique ; chimie organique, l'étude de la matière organique ; la biochimie, l'étude des substances a trouvé dans les organismes biologiques ; la physico-chimie, les études énergétiques des systèmes chimiques aux échelles de macro, moléculaires et submolecular ; chimie analytique, l'analyse des échantillons matériels pour gagner une compréhension de leur composition chimique et structure. Beaucoup plus de disciplines spécialisées ont émergé ces dernières années, par exemple neurochimie l'étude chimique du système nerveux (voir les sous-disciplines).
Résumé
La chimie est l'étude scientifique de l'interaction des produits chimiques qui sont constitués des atomes ou des particules subatomiques : protons, électrons et neutrons. Cartel d'atomes pour produire des molécules ou des cristaux. La chimie s'appelle souvent "la science centrale" parce qu'elle relie les autres sciences naturelles telles que l'astronomie, la physique, la science des matériaux, la biologie et la géologie.
La genèse de la chimie peut être tracée à certaines pratiques, connues sous le nom d'alchimie, qui avait été pratiquée pendant plusieurs millénaires dans diverses régions du monde, en particulier le Moyen-Orient.
La structure des objets nous généralement utiliser-et les propriétés de la matière nous généralement agissons l'un sur l'autre avec, sommes une conséquence des propriétés des produits chimiques et leurs interactions. Par exemple, l'acier est plus dur que le fer parce que ses atomes sont liés ensemble dans un trellis cristallin plus rigide ; le bois brûle ou subit l'oxydation rapide parce qu'il peut réagir spontanément avec l'oxygène dans une réaction chimique au-dessus d'une certaine température ; le sucre et le sel se dissolvent dans l'eau parce que leurs propriétés moléculaires/ioniques sont telles que la dissolution est préférée dans les conditions ambiantes.
Les transformations qui sont étudiées en chimie sont un résultat d'interaction entre différents produits chimiques ou entre la matière et énergie. La chimie traditionnelle implique l'étude des interactions entre les substances dans un laboratoire de chimie utilisant de diverses formes de verrerie de laboratoire.
Laboratoire, institut de la biochimie de Cologne
Une réaction chimique est une transformation de quelques substances dans un ou plusieurs autres substances. Elle peut être symboliquement dépeinte par une équation chimique. Le nombre d'atomes du côté gauche et du droit dans l'équation pour une transformation chimique est le plus souvent égal. La nature des réactions chimiques qu'une substance peut subir et les changements d'énergie qui peuvent l'accompagner sont contraints par certains principes de base, connus sous le nom de lois chimiques.
Les considérations d'énergie et d'entropie sont invariablement importantes dans presque toutes les études chimiques. Des produits chimiques sont classifiés en termes de leur structure, phase aussi bien que leurs compositions chimiques. Ils peuvent être analysés utilisant les outils de l'analyse chimique, par exemple spectroscopie et chromatographie.
La chimie est une partie intégrante du programme d'études de la science au lycée aussi bien qu'au niveau tôt. À ces niveaux, ce s'appelle souvent "la chimie générale" qui est une introduction à une large variété de concepts fondamentaux qui permettent à l'étudiant d'acquérir des outils et des qualifications utiles aux niveaux avancés, par lequel la chimie soit invariablement étudiée dans n'importe laquelle de ses diverses sous-disciplines. Des scientifiques, occupés dans la recherche chimique sont connus comme chimistes. La plupart des chimistes se spécialisent dans un ou plusieurs sous-disciplines.
Histoire
Les Egyptiens antiques ont frayé un chemin l'art de synthétique "ont mouillé" la chimie il y a jusqu'à 4.000 ans. D'ici 1000 AVANT JÉSUS CHRIST civilisations antiques employaient les technologies telles que lesquelles a formé la base des diverses branches de la chimie ; extrayant le métal à partir de leurs minerais, faisant la poterie et les lustres, la bière de fermentation et le vin, faisant les colorants pour des cosmétiques et la peinture, extrayant les produits chimiques à partir des plantes pour la médecine et le parfum, faisant le fromage, le tissu de mort, cuir de bronzage, rendant gros dans le savon, faisant le verre, et faisant des alliages aiment le bronze.
La genèse de la chimie peut être tracée au phénomène largement observé de brûler cela a mené à l'art de métallurgie-le et à la science de traiter des minerais pour obtenir les métaux (par exemple métallurgie en Inde antique). L'avidité pour l'or mené à la découverte du processus pour sa purification, quoique les principes fondamentaux n'aient pas été bons comprendre-il était vraisemblablement une transformation plutôt que la purification. Beaucoup de chercheurs en ces jours l'ont pensée raisonnable pour croire que là existent des moyens de transformer les métaux (bas) meilleur marché en or. Ceci a mené à l'alchimie et à la recherche de la pierre du philosophe qui était censée pour provoquer une telle transformation par simple contact.
L'atomism grec remonte à 440 AVANT JÉSUS CHRIST, car ce qui pourrait être indiqué par le livre De Rerum Natura (la nature des choses) écrit par le Lucretiusin romain 50 AVANT JÉSUS CHRIST. Une grande partie de l'élaboration précoce des méthodes de purification est décrite par Pline l'aîné dans son Naturalis Historia.
Un contour expérimental est comme suit :
1. L'alchimie égyptienne [3.000 BCE - 400 BCE], formulent tôt des théories de "élément" telles que l'Ogdoad.
2. L'alchimie grecque [332 BCE - CE 642], le Roi grec Alexandre le grand conquiert l'Egypte et fonde l'Alexandrie, ayant la plus grande bibliothèque du monde, où les chercheurs et les sages se réunissent pour étudier.
3. Alchimie arabe [642 CE - 1200], la conquête musulmane de l'Egypte (principalement l'Alexandrie) ; l'élaboration de la méthode scientifique par l'ibn Hayyān d'Alhazen et de Jābir révolutionnent le champ de la chimie.
4. La Chambre de la sagesse (l'arabe : بيتالحكمة ; Al-Hikma d'amorce), Al-Andalus (l'arabe : الأندلس) et Alexandrie (l'arabe : الإسكندرية) devenu les établissements principaux mondiaux où les scientifiques de toutes les religieux et origines ethniques ont travaillé ensemble en harmonie augmentant les portées de la chimie dans un moment connu sous le nom d'âge d'or islamique.
5. L'ibn Hayyān de Jābir, l'Al-Kindi, l'Al-Razi, l'Al-Biruni et l'Alhazen continuent à dominer le champ de la chimie, le maîtrisant et augmentant les frontières de la connaissance et de l'expérimentation.
6. Alchimie européenne [1300 - présent], Pseudo-Geber constructions sur la chimie arabe.
7. La chimie [1661], Boyle écrit à son texte classique de chimie le Chymist sceptique.
8. La chimie [1787], Lavoisier écrit ses éléments classiques de chimie.
9. La chimie [1803], Dalton édite sa théorie atomique.
Les pionniers les plus tôt de la chimie, et les inventeurs de la méthode scientifique moderne, étaient les chercheurs arabes et persans médiévaux. Ils ont présenté l'observation précise et l'expérimentation commandée dans le champ et ont découvert de nombreux produits chimiques. [14]
La "chimie comme science a été presque créée par les musulmans ; pour dans ce domaine, où les Grecs (autant que nous savons) ont été confinés à une expérience industrielle et à l'hypothèse vague, le Saracens a présenté l'observation précise, l'expérience commandée, et les disques soigneux. Ils ont inventé et ont appelé l'alambic (Al-anbiq), substances innombrables chimiquement analysées, lapidaires composés, alcalis distingués et les acides, ont étudié leurs centaines d'affinités, étudiée et fabriquée de drogues. L'alchimie, dont les musulmans ont héritée d'Egypte, a contribué à la chimie par de des découvertes mille choses fortuites, et par sa méthode, qui était la plus scientifique de toutes les opérations médiévales."
Les chimistes musulmans les plus influents étaient ibn Hayyān (D. 815) de Jābir, Al-Kindi (D. 873), Al-Razi (D. 925), Al-Biruni (D. 1048) et Alhazen (D. 1039). Les travaux de Jābir sont devenus plus largement connus en Europe par les traductions latines par un pseudo-Geber en Espagne du 14ème siècle, qui a également écrit certains de ses propres livres sous le pseudonyme "Geber". La contribution des alchimistes et des métallurgistes indiens dans le développement de la chimie était également tout à fait significative.
L'émergence de la chimie en Europe était principalement due à l'incidence récurrente de la peste et rouille là pendant les soi-disant âges foncés. Ceci a provoqué un besoin de médecines. On l'a pensé que là existe une médecine universelle appelée l'élixir de la vie qui peut guérir toutes les maladies, mais comme la pierre du philosophe, on ne l'a jamais trouvé.
Pour quelques praticiens, l'alchimie était une poursuite intellectuelle, au fil du temps, elles est devenue meilleure à elle. Paracelsus (1493-1541), par exemple, a rejeté la théorie 4 élémentaire et avec seulement une compréhension vague de ses produits chimiques et médecines, formée un hybride de l'alchimie et la science dans ce qui devait s'appeler iatrochemistry. De même, les influences des philosophes tels que monsieur Francis Bacon (1561-1626) et René Descartes (1596-1650), qui ont exigé plus de rigueur dans les mathématiques et en enlevant la polarisation des observations scientifiques, a mené à une révolution scientifique. En chimie, ceci a commencé par Robert Boyle (1627-1691), qui a proposé une équation connue sous le nom de loi de Boyle au sujet des caractéristiques de l'état gazeux. La chimie est en effet venue d'un âge où Antoine Lavoisier (1743-1794), développé la théorie de conservation de la masse en 1783 ; et le développement de la théorie atomique par John Dalton vers 1800. La loi de la conservation de la masse a eu comme conséquence la reformulation de la chimie basée sur cette loi et la théorie de l'oxygène de combustion, qui a été en grande partie basée sur le travail de Lavoisier. Les contributions fondamentales de Lavoisier à la chimie étaient un résultat d'un effort conscient de s'insérer toutes les expériences dans le cadre d'une théorie simple. Il a établi à utilisation cohérente de l'équilibre chimique, avait l'habitude l'oxygène pour renverser la théorie de phlogiston, et a développé un nouveau système de la nomenclature chimique et a apporté la contribution au système métrique moderne. Lavoisier a également fonctionné pour traduire la langue archaïque et technique de la chimie en quelque chose qui pourrait être facilement compréhensible par les masses en grande partie incultes, menant à un intérêt public accru dans la chimie. Toutes ces avances en chimie ont mené à ce qui s'appelle habituellement la révolution chimique. Les contributions de Lavoisier ont mené à ce qui s'appelle maintenant la chimie moderne de chimie-le qui est étudiée aux établissements d'enseignement partout dans le monde. Elle est en raison de ces derniers et d'autres contributions qu'Antoine Lavoisier est souvent célébré pendant que le "père de la chimie moderne". [18] La découverte postérieure de Friedrich Wöhler que beaucoup de substances naturelles, composés organiques, peuvent en effet être synthétisé dans un laboratoire de chimie également a aidé la chimie moderne pour mûrir de sa petite enfance.
La découverte des éléments chimiques a une longue histoire des jours de l'alchimie et d'aboutir à la découverte de la table périodique des éléments chimiques par Dmitri Mendeleev (1834-1907) et découvertes postérieures de quelques éléments synthétiques.
Étymologie
Article principal : Chimie (étymologie)
La chimie de mot vient de l'étude plus tôt de l'alchimie, qui est un ensemble de pratiques qui entoure des éléments de chimie, de métallurgie, de philosophie, d'astrologie, d'astronomie, de mysticisme et de médecine. L'alchimie consécutivement est dérivée de la signification arabe "valeur" de "كيمياء" de mot, on pense que cela généralement à pendant que la recherche transformerait une avance ou un produit de départ commun différent en or. [21] On pense cette relation linguistique entre la poursuite de la valeur et l'alchimie pour avoir des origines égyptiennes. Beaucoup croient que le mot arabe "alchimie" est dérivé du mot Chemi ou Kimi, qui sont le nom antique de l'Egypte dans l'Egyptien. [22] [23] [24] le mot a été plus tard emprunté par les Grecs, et aux Grecs par les Arabes quand ils ont occupé l'Alexandrie (Egypte) au 7ème siècle. Les Arabes ont ajouté l'article défini arabe "Al" au mot, ayant pour résultat le mot (Al-kīmiyā). Ainsi, un alchimiste s'est appelé un "chimiste" dans le discours populaire, et plus tard le suffixe "- le relais" a été ajouté à ceci pour décrire l'art du chimiste en tant que "chimie".
Définitions
Dans la vue rétrospective, la définition de la chimie semble changer invariablement par décennie, car les nouvelles découvertes et théories s'ajoutent à la fonctionnalité de la science. Montrées ci-dessous sont certaines des définitions standard employées par de divers chimistes remarquables :
• Alchimie (330) - l'étude de composition des eaux, mouvement, croissance, incarnant, désincarnant, tirant les spiritueux des corps et collant les spiritueux dans des corps (Zosimos).
• Chymistry (1661) - le sujet des principes matériels des corps de mélange (Boyle).
• Chymistry (1663) - un art scientifique, par lesquels apprend à dissoudre des corps, et tirent de eux les différentes substances sur leur composition, et comment les unir encore, et les élèvent à une perfection plus élevée (Glaser).
• Chimie (1730) - l'art du mélange de résolution, du composé, ou des corps globaux dans leurs principes ; et de composer de tels corps de ces principes (Stahl).
• Chimie (1837) - la science concernée par les lois et les effets des forces moléculaires (doumas).
• Chemistry (1947) - la science des substances : leur structure, leurs propriétés, et les réactions qui les changent en d'autres substances (Pauling).
• Chemistry (1998) - l'étude de la matière et des changements qu'elle subit (Chang).
Concepts de base
Plusieurs concepts sont essentiels pour l'étude de la chimie ; certains d'entre eux sont :
Atome
Article principal : Atome
Un atome est l'unité de base de la chimie. Il se compose du noyau chargé d'a franchement - (le noyau atomique) qui contient des protons et des neutrons, et qui maintient un certain nombre d'électrons pour équilibrer la charge positive au noyau. L'atome est également la plus petite entité qui peut être envisagée pour maintenir certaines des propriétés chimiques de l'élément, telles que l'electronegativity, potentiel d'ionisation, a préféré des états d'oxydation, le nombre de coordination, et des types préférés de liens pour former (par exemple, métallique, ionique, covalent).
Élément
Article principal : Élément chimique
Le concept de l'élément chimique est lié à celui du produit chimique. Un élément chimique est caractérisé par un nombre particulier de protons aux noyaux de ses atomes. Ce nombre est connu comme nombre atomique de l'élément. Par exemple, tous les atomes avec 6 protons à leurs noyaux sont des atomes du carbone d'élément chimique, et tous les atomes avec 92 protons à leurs noyaux sont des atomes de l'uranium d'élément. 94 éléments chimiques ou types différents d'atomes basés sur le nombre de protons existent naturellement. Des 18 plus encore ont été identifiés par IUPAC comme existant artificiellement seulement. Bien que tous les noyaux de tous les atomes appartenant à un élément aient le même nombre de protons, ils peuvent nécessairement ne pas avoir le même nombre de neutrons, de tels atomes se nomment des isotopes. En fait plusieurs isotopes d'un élément peuvent exister.
La présentation la plus commode des éléments chimiques est dans la table périodique des éléments chimiques, qui groupe des éléments par nombre atomique. En raison de sa disposition, groupes, ou colonnes, et périodes, ou rangées ingénieuses, des éléments dans la table l'une ou l'autre part plusieurs propriétés chimiques, ou suivent une certaine tendance dans les caractéristiques telles que le rayon atomique, l'electronegativity, les listes etc. des éléments de nom, de symbole, et par nombre atomique soyez également disponible.
Composé
Article principal : Composé chimique
Un composé est une substance avec un rapport particulier des atomes des éléments chimiques particuliers qui détermine sa composition, et d'une organisation particulière qui détermine les propriétés chimiques. Par exemple, l'eau est un hydrogène et un oxygène contenant composé dans le rapport de deux à un, avec l'atome d'oxygène entre les deux atomes d'hydrogène, et un angle de 104.5° entre eux. Des composés sont formés et interconverted par des réactions chimiques.
Substance
Article principal : Produit chimique
Un produit chimique est un genre de matière avec une composition définie et d'ensemble de propriétés. [33] À proprement parler, un mélange des composés, les éléments ou les composés et les éléments n'est pas un produit chimique, mais ce peut s'appeler un produit chimique. La plupart des substances que nous rencontrons dans notre vie quotidienne sont un certain genre de mélange ; par exemple : air, alliages, biomasse, etc.
La nomenclature des substances est une partie critique de la langue de la chimie. Généralement elle se rapporte à un système pour appeler des composés chimiques. Plus tôt dans l'histoire des substances de chimie recevaient le nom par leur découvreur, qui a souvent introduit ensuite une certaines confusion et difficulté. Cependant, aujourd'hui le système d'IUPAC de la nomenclature chimique permet à des chimistes de spécifier de nom les composés spécifiques parmi la vaste variété de produits chimiques possibles. La nomenclature standard des produits chimiques est placée par l'union internationale de la chimie pure et appliquée (IUPAC). Il y a les systèmes bien définis en place pour appeler des espèces chimiques. Des composés organiques sont appelés selon le système organique de nomenclature. [34] Des composés inorganiques sont appelés selon le système inorganique de nomenclature. [35] En outre le service chimique de résumés a conçu une méthode pour indexer le produit chimique. Dans ce plan chaque produit chimique est identifiable par un nombre connu sous le nom de nombre d'enregistrement de CAS.
Molécule
Article principal : Molécule
Une molécule est la plus petite partie indivisible, sans compter qu'un atome, d'un produit chimique pur qui a son ensemble unique de propriétés chimiques, c.-à-d., son potentiel de subir un certain ensemble de réactions chimiques avec d'autres substances. Les molécules peuvent exister en tant qu'électriquement ions différents d'unités neutres. Les molécules sont typiquement un ensemble de limite d'atomes ensemble par les liaisons covalentes, telles que la structure est électriquement neutre et tous les électrons de valence sont appareillés avec d'autres électrons dans les liens ou dans des paires solitaires.
Une structure moléculaire dépeint les liens et les positions relatives des atomes dans une molécule de ce type en Paclitaxel montré ici
Un de la caractéristique principale d'une molécule est sa géométrie souvent appelée la sa structure. Tandis que la structure des molécules atomiques diatomiques, triatomiques ou tétra peut être insignifiante, (etc. pyramidal linéaire et angulaire) la structure des molécules polyatomiques, qui sont constituées de plus de six atomes (de plusieurs éléments) peut être cruciale pour sa nature chimique.
Taupe
Article principal : Taupe (unité)
Une taupe est la quantité d'une substance qui contient autant d'entités élémentaires (atomes, molécules ou ions) car il y a des atomes dans 0,012 kilogrammes (ou 12 grammes) de carbon-12, où les atomes carbon-12 sont non liés, au repos et dans leur état fondamental. [36] Ce nombre est connu comme constante d'Avogadro, et est déterminé empiriquement. La valeur actuellement admise est 6,02214179 le × (de 30) 1023 mol−1 (2007 CODATA). La meilleure manière de comprendre la signification du terme "taupe" est de le comparer aux termes tels que douzaine. Juste comme une douzaine est égale à 12, une mole est égale au × 6,02214179 (30) 1023. Le terme est employé parce qu'il est beaucoup plus facile de dire, par exemple, 1 mole des atomes de carbone, qu'elle est de dire 6,02214179 (30) atomes 1023 de carbone de ×. De même, nous pouvons décrire le nombre d'entités comme multiple ou fraction de 1 mole, par exemple 2 moles ou 0,5 moles. La taupe est un nombre absolu (n'ayant aucune unité) et peut décrire n'importe quel type d'objet élémentaire, bien que l'utilisation de la taupe soit habituellement limitée à la mesure de subatomique, atomique, et de structures moléculaires.
Le nombre de taupes d'une substance dans un litre d'une solution est connu en tant que son molarity. Molarity est l'unité commune employée pour exprimer la concentration d'une solution en physico-chimie.
Ions et sels
Article principal : Ion
Un ion est des espèces chargées, un atome ou une molécule, qui a perdu ou a gagné un ou plusieurs électrons. Franchement - cations chargés (par exemple Na de cation de sodium+) et négativement - les anions chargés (par exemple chlorure Cl−) peuvent former un trellis cristallin des sels neutres (par exemple NaCl de chlorure de sodium). Les exemples des ions polyatomiques qui ne fractionnent pas pendant les réactions d'acidobasique sont l'hydroxyde (OH−) et le phosphate (PO43−).
Des ions pendant la phase gazeuse est souvent connus comme plasma.
Acidité et basicité
Article principal : Acide
Une substance peut souvent être classifiée comme acide ou base. Ceci est souvent fait sur la base d'un type particulier de réaction, à savoir l'échange des protons entre les composés chimiques. Cependant, une extension à ce mode de classification a été brassée par le chimiste américain, Gilbert Newton Lewis ; en ce mode de classification que la réaction n'est pas limitée à ceux qui se produisent dans un soluté, ainsi n'est plus limitée aux solutions dans l'eau. Selon le concept selon Lewis, les choses cruciales étant échangées sont des frais là sont plusieurs autres manières dont une substance peut être classifiée comme acide ou base, de même qu'évidentes dans l'histoire de ce concept
Phase
Article principal : Phase (matière)
En plus des propriétés chimiques spécifiques qui distinguent les différents produits chimiques chimiques de classifications peuvent exister en plusieurs phases. Pour la plupart, les classifications chimiques sont indépendant de ces derniers des classifications de phase en vrac ; cependant, encore plus de phases exotiques sont incompatibles avec certaines propriétés chimiques. Une phase est un ensemble d'états d'un système chimique qui ont les propriétés structurelles en vrac semblables, sur une gamme des conditions, telles que la pression ou la température. Les propriétés physiques, telles que la densité et l'indice de réfraction tendent à faire partie des valeurs caractéristiques de la phase. La phase de la matière est définie par la transition de phase, qui est dans le moment où l'énergie mise ou prise hors du système entre dans réarranger la structure du système, au lieu de changer les conditions en vrac.
Parfois la distinction entre les phases peut être continue au lieu de avoir une frontière discrète, dans ce cas la matière est considérée comme pour être dans un état supercritique. Quand trois états se réunissent basé sur les conditions, on le connaît comme point triple et puisque c'est invariable, c'est une manière commode de définir un ensemble de conditions.
Les exemples les plus familiers des phases sont des solides, des liquides, et des gaz. Beaucoup de substances montrent des phases solides multiples. Par exemple, il y a trois phases de fer solide (alpha, gamma, et delta) qui varient basé sur la température et la pression. Une différence principale entre les phases solides est la structure cristalline, ou disposition, des atomes. Une autre phase généralement produite dans l'étude de la chimie est la phase aqueuse, qui est l'état de substances dissoutes dans le soluté (c'est-à-dire, dans l'eau). Les phases moins familières incluent des plasmas, des condensats de Bose-Einstein et des condensats fermionic et les phases paramagnétiques et ferromagnétiques des matériaux magnétiques. Tandis que la plupart des phases familières traitent les systèmes tridimensionnels, il est également possible de définir des analogues dans les systèmes bidimensionnels, qui a suscité l'attention pour sa pertinence avec des systèmes dans la biologie.
Redox
Article principal : Redox
C'est un concept lié à la capacité des atomes de diverses substances de perdre ou gagner des électrons. Les substances qui ont la capacité d'oxyder d'autres substances serait oxydantes et sont connues en tant que les oxydants, les oxydants ou oxydants. Un oxydant enlève des électrons d'une autre substance. De même, les substances qui ont la capacité de réduire d'autres substances serait réductrices et sont connues en tant que les agents réducteurs, les reductants, ou réducteurs. Des électrons reductant de transferts à une autre substance, et est ainsi oxydés. Et parce qu'il "donne" des électrons ce s'appelle également un donneur d'électrons. L'oxydation et la réduction se rapportent correctement à un changement du nombre-le d'oxydation le transfert que réel des électrons peut ne jamais se produire. Ainsi, l'oxydation est plus bien définie en tant qu'une augmentation du nombre d'oxydation, et réduction comme diminution du nombre d'oxydation.
Collage
Orbites atomiques et moléculaires d'électron
Les atomes collant ensemble dans les molécules ou les cristaux serait métallisés entre eux. Une liaison chimique peut être visualisée comme équilibre multipolaire entre les charges positives aux noyaux et les charges négatives oscillant au sujet de elles. L'attraction et la répulsion plus que simple, les énergies et les distributions caractérisent la disponibilité d'un électron pour coller sur un autre atome.
Une liaison chimique peut être ou une liaison covalente, un lien ionique, une liaison hydrogène ou juste en raison de la force de Van der Waals. Chacun de ces genre de lien est attribué à un certain potentiel. Ces potentiels créent les interactions qui tiennent des atomes ensemble dans les molécules ou les cristaux. Dans beaucoup de composés simples, la théorie de lien de valence, le modèle de répulsion de paires d'électron de Shell de valence (VSEPR), et le concept du nombre d'oxydation peuvent être employés pour expliquer la structure moléculaire et la composition. De même, des théories de la physique classique peuvent être employées pour prévoir beaucoup de structures ioniques. Avec des composés plus compliqués, tels que des complexes en métal, la théorie de lien de valence s'applique moins et des approches alternatives, telles que la théorie d'orbite moléculaire, sont généralement employées. Voir le diagramme sur les orbitales électroniques.
Réaction
Article principal : Réaction chimique
Quand un produit chimique est transformé en raison de son interaction avec l'un autre ou l'énergie, une réaction chimique est dite de s'être produit. La réaction chimique est donc un concept lié à la "réaction" d'une substance quand elle entre en contact étroit avec des autres, si comme mélange ou solution ; exposition à une certaine forme d'énergie, ou toutes les deux. Elle a comme conséquence un certain échange d'énergie entre les constituants de la réaction aussi bien à l'environnement système qui peut être les navires conçus qui sont souvent verrerie de laboratoire. Les réactions chimiques peuvent avoir comme conséquence la formation ou dissociation des molécules, c.-à-d., des molécules se cassant à part pour former des molécules deux ou plus petits, ou réarrangement des atomes dans ou à travers des molécules. Les réactions chimiques comportent habituellement la fabrication ou la rupture des liaisons chimiques. L'oxydation, la réduction, la dissociation, la neutralisation d'acidobasique et le réarrangement moléculaire sont certains des genres utilisés généralement de réactions chimiques.
Une réaction chimique peut être symboliquement dépeinte par une équation chimique. Tandis que dans une réaction chimique non-nucléaire le nombre et un peu les atomes des deux côtés de l'équation sont égaux, pour une réaction nucléaire ceci juge vrai seulement pour les protons et les neutrons nucléaires de particules à savoir.
L'ordre des étapes dans lesquelles la réorganisation des liaisons chimiques peut avoir lieu au cours d'une réaction chimique s'appelle le son mécanisme. Une réaction chimique peut être envisagée pour avoir lieu dans un certain nombre d'étapes, qui peuvent avoir une vitesse différente. Beaucoup d'intermédiaires de réaction avec la stabilité variable peuvent être envisagées ainsi pendant une réaction. On propose des mécanismes de réaction pour expliquer la cinétique et le mélange de produit relatif d'une réaction. Beaucoup de chimistes physiques se spécialisent en explorant et en proposant les mécanismes de diverses réactions chimiques. Plusieurs règles empiriques, comme les règles de Woodward-Hoffmann viennent souvent pratique tout en proposant un mécanisme pour une réaction chimique.
Selon le livre d'or d'IUPAC une réaction chimique est un processus ce des résultats dans l'interconversion des espèces chimiques". En conséquence, une réaction chimique peut être une réaction élémentaire ou une réaction par étapes. Un avertissement supplémentaire est fait, du fait cette définition inclut des cas où l'interconversion des conformers est expérimentalement observable. De telles réactions chimiques décelables impliquent normalement des ensembles d'entités moléculaires comme indiqué par cette définition, mais il est souvent conceptuellement commode d'employer le terme également pour des changements impliquant les entités moléculaires simples (c.-à-d. "événements chimiques microscopiques ").
Équilibre
Article principal : Équilibre chimique
Bien que le concept de l'équilibre soit très utilisé à travers les sciences, dans le cadre de la chimie, il surgit toutes les fois qu'un certain nombre de différents états de la composition chimique sont possibles. Par exemple, dans un mélange de plusieurs composés chimiques qui peuvent réagir entre eux, ou quand une substance peut être présente dans plus que celle aimable de la phase. Un système des produits chimiques à l'équilibre quoiqu'avoir une composition invariable ne soit pas le plus souvent statique ; les molécules des substances continuent à réagir entre eux de ce fait provoquant un équilibre dynamique. Ainsi le concept décrit l'état dans lequel les paramètres tels que la composition chimique demeure sans changement au fil du temps. Les produits chimiques actuels dans des systèmes biologiques ne sont invariablement pas à l'équilibre, plutôt ils sont loin d'équilibre.
Énergie
Article principal : Énergie
Dans le cadre de la chimie, l'énergie est un attribut d'une substance par suite de sa structure atomique, moléculaire ou globale. Puisqu'une transformation chimique est accompagnée d'un changement d'un ou plusieurs de ces genres de structure, elle est invariablement accompagnée d'une augmentation ou d'une diminution de l'énergie des substances impliquées. De l'énergie est transférée entre les environs et les réactifs de la réaction sous forme de chaleur ou la lumière ; ainsi les produits d'une réaction peuvent avoir plus ou moins d'énergie que les réactifs. Une réaction serait exergonic si l'état final est inférieur sur l'échelle d'énergie à l'état initial ; dans le cas des réactions endergonic la situation est l'inverse. Une réaction serait exothermique si la réaction sort la chaleur aux environs ; dans le cas des réactions endothermiques, la réaction absorbe la chaleur des environs.
Les réactions chimiques ne sont invariablement pas possibles à moins que les réactifs surmontent une barrière d'énergie connue sous le nom d'énergie d'activation. La vitesse d'une réaction chimique (à la température donnée T) est lié à l'énergie d'activation E, par le − du facteur e de la population du Boltzmann E/kT - qui est la probabilité de la molécule pour avoir l'énergie supérieur ou égal à E à la température donnée T. Cette dépendance exponentielle d'un taux de réaction à l'égard la température est connue comme équation d'Arrhénius. L'énergie d'activation nécessaire pour une réaction chimique peut être sous forme de chaleur, de lumière, d'électricité ou de force mécanique sous forme d'ultrason.
Une énergie libre de concept relatif, qui incorpore également des considérations d'entropie, est des moyens très utiles de prévoir la faisabilité d'une réaction et déterminer l'état d'équilibre d'une réaction chimique, en thermodynamique chimique. Une réaction est faisable seulement si tout le changement de l'énergie libre de Gibbs est négatif, s'il est égal à zéro la réaction chimique serait à l'équilibre.
Là existent seulement les états possibles limités d'énergie pour des électrons, des atomes et des molécules. Ceux-ci sont déterminés par les règles de la mécanique quantique, qui a besoin de la quantification de l'énergie d'un système attaché. Les atomes/molécules dans un état de plus haute énergie serait excited. Les molécules/atomes de la substance dans un état d'énergie excited sont souvent beaucoup plus réactifs ; c'est-à-dire, plus favorable aux réactions chimiques.
La phase d'une substance est invariablement déterminée par son énergie et l'énergie de ses environs. Quand les forces intermoléculaires d'une substance sont telles que l'énergie des environs n'est pas suffisante pour les surmonter, elle se produit dans une phase plus commandée comme le liquide ou le solide comme cela est le cas pour l'eau (H2O) ; un liquide à la température ambiante parce que ses molécules sont liées par des liaisons hydrogène. [43] Considérant que le sulfure d'hydrogène (H2S) est un gaz à la température ambiante et à la pression standard, car ses molécules sont liées par des interactions plus faibles de dipôle-dipôle.
Le transfert de l'énergie à partir d'un produit chimique à l'autre dépend de la taille des quanta d'énergie émis d'une substance. Cependant, l'énergie calorifique est souvent transférée plus facilement à partir de presque n'importe quelle substance à l'autre parce que les phonons responsables des forces vibratoire et de rotation dans une substance ont beaucoup moins d'énergie que des photons appelés pour le transfert d'énergie électronique. Ainsi, parce que les forces vibratoire et de rotation sont plus étroitementes aligné que les forces électroniques, la chaleur plus facilement est transférée entre à lumière relative de substances ou d'autres formes d'énergie électronique. Par exemple, le rayonnement électromagnétique ultra-violet n'est pas transféré avec autant efficacité à partir d'une substance à l'autre en tant qu'énergie thermique ou électrique.
L'existence des forces caractéristiques pour différents produits chimiques est utile pour leur identification par l'analyse des raies spectrales. Les différents genres de spectres sont employés souvent en spectroscopie chimique, la spectroscopie par exemple d'IR, de micro-onde, RMN, d'esr, etc. est également employée pour identifier la composition des objets à distance - étoiles de goût et galaxies éloignées - en analysant leurs spectres de rayonnement.
L'énergie chimique de terme est employée souvent pour indiquer le potentiel d'un produit chimique de subir une transformation par une réaction chimique ou de transformer d'autres produits chimiques.
Lois chimiques
Article principal : Loi chimique
Des réactions chimiques sont régies par certaines lois, qui ont des concepts fondamentaux devenus dans la chimie. Certains d'entre elles sont :
• La loi d'Avogadro
• Loi de Bière-Lambert
• La loi de Boyle (1662, rapportant la pression et le volume)
• La loi de Charles (1787, rapportant le volume et la température)
• La loi de Fick de la diffusion
• Loi Gay-Lussac (1809, rapportant la pression et la température)
• La loi de Henry
• La loi de Hess
• La loi de la conservation de l'énergie mène aux concepts importants de l'équilibre, de la thermodynamique, et de la cinétique.
• Loi de conservation de la masse, selon la physique moderne c'est réellement une énergie qui est conservée, et qui l'énergie et la masse sont connexes ; un concept qui devient important en chimie nucléaire.
• La loi de composition définie, bien que dans beaucoup de systèmes (notamment des biomacromolecules et des minerais) les rapports tendent à exiger de grands nombres, et sont fréquemment représentées comme fraction.
• Loi des proportions multiples
• Loi de Raoult
Sous-disciplines
La chimie est typiquement divisée en plusieurs sous-disciplines importantes. Il y a également plusieurs domaines croix-disciplinaires et plus spécialisés principaux de chimie. [44]
• La chimie analytique est l'analyse des échantillons matériels pour gagner une compréhension de leur composition chimique et structure. La chimie analytique incorpore des méthodes expérimentales normalisées en chimie. Ces méthodes peuvent être employées dans toutes les sous-disciplines de chimie, à l'exclusion de chimie purement théorique.
• La biochimie est l'étude des produits chimiques, des réactions chimiques et des interactions de produit chimique qui ont lieu dans la matière organique. La biochimie et la chimie organique sont étroitement liées, comme en chimie ou neurochimie médicinale. La biochimie est également associée à la biologie moléculaire et à la génétique.
• La chimie inorganique est l'étude des propriétés et des réactions des composés inorganiques. La distinction entre les disciplines organiques et inorganiques n'est pas absolue et il y a beaucoup de chevauchement, avant tout dans la sous-discipline de la chimie organométallique.
• La chimie de matériaux est la préparation, la caractérisation, et la compréhension des substances avec une fonction utile. Le champ est une nouvelle largeur d'étude dans des programmes licenciés, et il intègre des éléments de tous les secteurs classiques de chimie avec un foyer sur les questions fondamentales qui sont uniques aux matériaux. Les systèmes primaires de l'étude incluent la chimie des phases condensées (solides, liquides, polymères) et des interfaces entre différentes phases.
• La neurochimie est l'étude des neurochemicals ; y compris des émetteurs, des peptides, des protéines, des lipides, des sucres, et des acides nucléiques ; leurs interactions, et les rôles qu'ils jouent sous la formation, maintenant, et modifiant le système nerveux.
• La chimie nucléaire est l'étude de la façon dont les particules subatomiques viennent ensemble et font des noyaux. La transmutation moderne est un grand composant de chimie nucléaire, et la table des nuclides est un résultat et un outil importants pour ce champ.
• La chimie organique est l'étude de la structure, des propriétés, de la composition, des mécanismes, et des réactions des composés organiques. Un composé organique est défini en tant que composé basé sur un squelette de carbone.
• La physico-chimie est l'étude de la base physique et fondamentale des systèmes chimiques et des processus. En particulier, l'énergétique et la dynamique de tels systèmes et processus est d'intérêt aux chimistes physiques. Les domaines d'étude importants incluent la thermodynamique chimique, la cinétique chimique, l'électrochimie, la mécanique statistique, et la spectroscopie. La physico-chimie a le grand chevauchement avec la physique moléculaire. La physico-chimie comporte l'utilisation du calcul infinitésimal en dérivant des équations. Elle est habituellement associée à la chimie de quantum et à la chimie théorique. La physico-chimie est une discipline distincte de la physique chimique.
• La chimie théorique est l'étude de la chimie par l'intermédiaire du raisonnement théorique fondamental (habituellement dans des mathématiques ou la physique). En particulier la demande de la mécanique quantique à la chimie s'appelle la chimie de quantum. Depuis la fin de la deuxième guerre mondiale, le développement des ordinateurs a permis un développement systématique de la chimie informatique, qui est l'art de développer et d'appliquer des programmes informatiques pour résoudre des problèmes chimiques. La chimie théorique a le grand chevauchement avec (théorique et expérimental) la physique condensée de matière et la physique moléculaire.
D'autres champs incluent l'agrochimie, astrochimie, chimie de l'atmosphère, génie chimique, biologie chimique, chimio-informatique, électrochimie, chimie de l'environnement, femtochemistry, assaisonnent la chimie, la chimie d'écoulement, la géochimie, la chimie verte, l'histochimie, l'histoire de la chimie, la chimie d'hydrogénation, l'immunochimie, la chimie marine, la science des matériaux, la chimie mathématique, la chimie mechanochemistry et médicinale, la biologie moléculaire, la mécanique moléculaire, la nanotechnologie, la chimie de produit naturel, l'oenologie, la neurochimie, la chimie organométallique, la pétrochimie, la pharmacologie, la photochimie, la chimie organique physique, la phytochimie, la chimie de polymère, la radiochimie, la chimie à semi-conducteur, la chimie sonochemistry et supramoléculaire, la chimie extérieure, la chimie synthétique, la thermochimie, et beaucoup d'autres.
Industrie chimique
Article principal : Industrie chimique
L'industrie chimique représente une activité économique importante. Les producteurs chimiques du principal 50 globaux ont en 2004 eu des ventes de 587 milliards de dollars US Avec une marge bénéficiaire de 8,1% et la dépense de recherche et développement de 2,1% de ventes chimiques totales.
Sociétés professionnelles
• Société chimique américaine
• Société américaine pour la neurochimie
• Institut chimique du Canada
• Société chimique du Pérou
• Union internationale de chimie pure et appliquée
• Institut chimique australien royal
• Société chimique néerlandaise royale
• Société royale de chimie
• Société d'industrie chimique
• Association du monde des chimistes théoriques et informatiques
• D'autres