Si ndryshon kimia fizike nga fizika kimike? Fizikë dhe Kimi
... për të biseduar rreth temës së përgjithshme të fjalëve "fizikë" dhe "kimi".
A nuk është për t'u habitur që të dyja fjalët lidhen me bodybuilding? "Fizika" do të thotë muskuj, "kimi" - mirë, nuk ka nevojë ta shpjegojmë këtë.
Në përgjithësi, shkenca e kimisë është, në parim, e njëjtë me fizikën: bëhet fjalë për fenomene që ndodhin në natyrë. Kur Galileo hodhi topa nga Kulla e Anuar e Pizës dhe Njutoni krijoi ligjet e tij, ne po flisnim për një shkallë në përpjesëtim me njeriun - kjo ishte dhe është fizika. Fizika konvencionale merret me objekte që përbëhen nga substanca. Kimia (alkimia) ishte dhe është e angazhuar në shndërrimin e substancave në njëra-tjetrën - ky është niveli molekular. Rezulton se ndryshimi midis fizikës dhe kimisë është në shkallën e objekteve? Nuk ka rëndësi! Fizika kuantike merret me atë se nga përbëhen atomet - ky është niveli nënmolekular. Fizika kuantike merret me objektet brenda atomit, i cili jep fuqi mbi energjinë atomike dhe shtron pyetje filozofike. Rezulton se kimia është një rrip i ngushtë në shkallën e shkallëve fizike, megjithëse i kufizuar qartë nga niveli i strukturës atomiko-molekulare të një substance.
Unë mendoj se pafundësia e keqe e sheshtë (lineare)* nuk vlen për botën përreth. Çdo gjë është e mbështjellë ose e mbyllur në një sferë. Universi është sferik. Nëse gërmojmë më tej në strukturën e grimcave elementare (kuarket dhe bozonet Higgs), atëherë herët a vonë grimcat e gjetura do të mbyllen në shkallën maksimale - me Universin, domethënë herët a vonë ne do ta shohim Universin tonë nga zogu. pamje e syve përmes një mikroskopi.
Tani le të shohim nëse diapazoni i shkallës zbatohet për bodybuilding. Kështu duket. "Fizika" (stërvitje me hekur dhe me simulatorë) merret me objektet dhe muskujt prej hekuri si objekte të forta: një peshore në përpjesëtim me një person. "Kimia" (si steroidet) është, natyrisht, në nivelin molekular. Mbetet për të kuptuar se çfarë është "fizika kuantike" në bodybuilding? Me sa duket, ky është motivimi, përqendrimi, vullneti dhe kështu me radhë - domethënë psikika. Dhe psikika bazohet jo në një bazë molekulare, por në fusha dhe gjendje të caktuara elektrike - shkalla e tyre është nën atomike. Pra, bodybuilding ka arritur shkallën e plotë...
Duke lexuar artikullin nga Ph.D. Elena Gorokhovskaya(“Novaya Gazeta”, Nr. 55, 24.05.2013, f. 12 ose në faqen e internetit “Postnauka”) mbi bazat e biosemiotikës:
Çfarë është të jetosh? (...) “Pelli ujëmbledhës” kryesor është midis qasjeve reduksioniste** dhe antireduksioniste. Reduksionistët argumentojnë se jeta në të gjitha specifikat e saj mund të shpjegohet duke përdorur procese fizike dhe kimike. Qasjet anti-reduksioniste argumentojnë se gjithçka nuk mund të reduktohet në fizikë dhe kimi. Gjëja më e vështirë është të kuptosh integritetin dhe strukturën e qëllimshme të një organizmi të gjallë, ku gjithçka është e ndërlidhur dhe gjithçka synon të mbështesë veprimtarinë, riprodhimin dhe zhvillimin e tij jetësor. Në rrjedhën e zhvillimit individual, dhe në të vërtetë çdo moment në trup, diçka ndryshon, ndërsa rrjedha e natyrshme e këtyre ndryshimeve sigurohet. Shpesh thuhet se organizmat e gjallë duhet të quhen procese sesa objekte.* * *...Në shekullin e njëzetë, kibernetika u bë e rëndësishme për të kuptuar specifikat e gjallesave, pasi rehabilitoi konceptin e qëllimit në biologji. Përveç kësaj, kibernetika e ka bërë shumë të njohur idenë e organizmave të gjallë si sisteme informacioni. Kështu, konceptet humanitare që nuk ishin të lidhura drejtpërdrejt me organizimin material u futën në fakt në shkencën e qenieve të gjalla.
Në vitet 1960, u ngrit një drejtim i ri në kuptimin e specifikave të gjallesave dhe në studimin e sistemeve biologjike - biosemiotika, e cila e konsideron jetën dhe organizmat e gjallë si procese dhe marrëdhënie të shenjave. Mund të themi se organizmat e gjallë nuk jetojnë në një botë sendesh, por në një botë kuptimesh.
...Genetika molekulare u formua në një masë të madhe për shkak të përfshirjes së koncepteve të tilla si "informacioni gjenetik" dhe "kodi gjenetik" në skemën e saj konceptuale. Duke folur për zbulimin e kodit gjenetik, biologu i famshëm Martinas Ichas shkroi: "Gjëja më e vështirë në lidhje me "problemin e kodit" ishte të kuptosh që kodi ekziston. U desh një shekull”.
Edhe pse biosinteza e proteinave ndodh në qelizë përmes një sërë reaksionesh kimike, nuk ka asnjë lidhje të drejtpërdrejtë kimike midis strukturës së proteinave dhe strukturës së acideve nukleike. Kjo lidhje në thelb nuk është kimike, por informative, semiotike. Sekuencat nukleotide në acidet nukleike të ADN-së dhe ARN-së japin informacion në lidhje me strukturën e proteinave (rreth sekuencave të aminoacideve në to) vetëm sepse ka një "lexues" (aka "shkrimtar") në qelizë - në këtë rast, një proteinë komplekse. sistemi i biosintezës që zotëron "gjuhën gjenetike". (...) Kështu, edhe në nivelin më themelor, e gjalla rezulton të jetë komunikim, tekst dhe “fjalim”. Në çdo qelizë dhe në trup në tërësi, vazhdimisht ndodh leximi, shkrimi, rishkrimi, krijimi i teksteve të reja dhe "biseda" e vazhdueshme në gjuhën e kodit gjenetik të makromolekulave dhe ndërveprimet e tyre.
Le të zëvendësojmë disa fjalë në fraza nga paragrafi i parë dhe i fundit:
Retrogradët argumentojnë se bodybuilding në të gjitha specifikat e tij mund të reduktohet në stërvitje fizike dhe ndikime kimike. Qasja progresive argumenton se gjithçka nuk mund të reduktohet në "fizikë" dhe "kimi". Megjithëse rritja e masës muskulore kryhet përmes një sërë ushtrimesh fizike dhe ndikimesh kimike (të paktën ushqimore), nuk ka asnjë lidhje të drejtpërdrejtë midis rritjes së muskujve dhe sasisë së ushtrimeve dhe sasisë së "kimisë". Kjo lidhje në thelb nuk është fizike apo kimike, por informative, semiotike. Pra, edhe në nivelin më themelor Bodybuilding rezulton të jetë komunikim, tekst dhe "fjalim"(natyrisht, nuk po flasim për muhabet vulgare midis qasjeve). Prandaj mund të themi se bodybuilders duhet të quhen jo objekte, por procese informacioni.Kush do të argumentonte se ju nuk mund të pomponi një muskul marrëzisht. Ju duhet një stërvitje e strukturuar dhe e ekzekutuar siç duhet, keni nevojë për ushqimin e duhur, domethënë keni nevojë për informacion. Dhe nëse e mbushim veten me marrëzi me kiminë, do të marrim një rezultat të paqartë, nëse e marrim fare. Ne kemi nevojë për një kurs të ndërtuar dhe të ekzekutuar saktë, domethënë, përsëri, kërkohet informacion. Gjëja më e vështirë për problemin e një informacioni të tillë është të kuptosh se ai ekziston në të vërtetë. Dhe duke e kuptuar këtë, ne duhet të mësojmë ta izolojmë atë nga ai oqean me baltë pseudo-informative që rrokulliset në bregun e trurit tonë në valë të rënda, duke hedhur herë pas here guaskat e perlave nga thellësitë e tij.
Vërtetë, për të hapur guaskat ju duhet një thikë gocë deti...
------------
* pafundësi e keqe– një kuptim metafizik i pafundësisë së botës, që presupozon supozimin e një alternimi monoton, pafundësisht të përsëritur të të njëjtave veti specifike, procese dhe ligje të lëvizjes në çdo shkallë hapësire dhe kohe, pa asnjë kufi. Në lidhje me strukturën e materies, nënkupton supozimin e pjesëtueshmërisë së pakufizuar të materies, në të cilën çdo grimcë më e vogël ka të njëjtat veti dhe i nënshtrohet të njëjtave ligje specifike të lëvizjes si trupat makroskopikë. Termi u prezantua nga Hegeli, i cili, megjithatë, e konsideronte pafundësinë e vërtetë si një pronë të shpirtit absolut, por jo të materies.
** qasje reduktuese– nga latinishtja reductio – kthim, restaurim; në këtë rast, duke reduktuar dukuritë e jetës në diçka tjetër.
Historia e kimisë fizike
M.V. Lomonosov, e cila në 1752
N.N. Beketov 1865
DHE Nernst.
M. S. Vrevsky.
Molekulat, jonet, radikalet e lira.
Atomet e elementeve mund të formojnë tre lloje grimcash të përfshira në proceset kimike - molekulat, jonet dhe radikalet e lira.
Molekulaështë grimca neutrale më e vogël e një substance që ka vetitë e saj kimike dhe është e aftë për ekzistencë të pavarur. Ka molekula monoatomike dhe poliatomike (diatomike, triatomike, etj.). Në kushte të zakonshme, gazet fisnike përbëhen nga molekula monotomike; molekulat e komponimeve me molekulare të lartë, përkundrazi, përmbajnë mijëra atome.
Jon- një grimcë e ngarkuar, e cila është një atom ose grup atomesh të lidhura kimikisht me një tepricë elektronesh (anione) ose mungesë të tyre (katione). Në një substancë, jonet pozitive ekzistojnë gjithmonë së bashku me ato negative. Meqenëse forcat elektrostatike që veprojnë midis joneve janë të mëdha, është e pamundur të krijohet në një substancë ndonjë tepricë e konsiderueshme e joneve të së njëjtës shenjë.
Radikal i lirë quhet grimca me valenca të pangopura, pra grimca me elektrone të paçiftuara. Grimca të tilla janë, për shembull, ·CH3 dhe ·NH2. Në kushte normale, radikalet e lira, si rregull, nuk mund të ekzistojnë për një kohë të gjatë, pasi ato janë jashtëzakonisht reaktive dhe reagojnë lehtësisht për të formuar grimca inerte. Kështu, dy radikale metil CH3 kombinohen për të formuar një molekulë C 2 H 6 (etan). Shumë reagime janë të pamundura pa pjesëmarrjen e radikalëve të lirë. Në temperatura shumë të larta (për shembull, në atmosferën e Diellit), të vetmet grimca diatomike që mund të ekzistojnë janë radikalet e lira (CN, ·OH, ·CH dhe disa të tjera). Shumë radikale të lira janë të pranishme në flakë.
Janë të njohura radikalet e lira të një strukture më komplekse, të cilat janë relativisht të qëndrueshme dhe mund të ekzistojnë në kushte normale, për shembull, radikali trifenilmetil (C 6 H 5) 3 C (me zbulimin e tij filloi studimi i radikaleve të lira). Një nga arsyet e stabilitetit të tij janë faktorët hapësinorë - madhësia e madhe e grupeve fenil, të cilat parandalojnë kombinimin e radikalëve në një molekulë heksafeniletani.
Lidhja kovalente.
Çdo lidhje kimike në formulat strukturore është e përfaqësuar vija e valencës , Për shembull:
H−H (lidhja midis dy atomeve të hidrogjenit)
H 3 N−H + (lidhja midis atomit të azotit të molekulës së amoniakut dhe kationit të hidrogjenit)
(K +)−(I−) (lidhja ndërmjet kationit të kaliumit dhe jonit të jodit).
Një lidhje kimike është formuar për shkak të tërheqja e bërthamave atomike ndaj një çifti elektronesh(tregohet me pika ··), e cila përfaqësohet në formulat elektronike të grimcave komplekse (molekula, jone komplekse) vija e valencës− ndryshe nga të tyret, çifte të vetme elektroneshçdo atom, për shembull:
| :::F−F::: | (F 2); | H−Cl::: | (HCl); | .. H−N−H | H | (NH 3) |
Lidhja kimike quhet kovalente, nëse është formuar nga duke ndarë një palë elektrone të dy atomet.
Polariteti molekular
Në përgjithësi do të jenë molekulat që formohen nga atomet e të njëjtit element jo polare , sa jo polare janë vetë lidhjet. Kështu, molekulat H 2, F 2, N 2 janë jo polare.
Molekulat që formohen nga atomet e elementeve të ndryshëm mund të jenë polare
Dhe jo polare
. Kjo varet formë gjeometrike.
Nëse forma është simetrike, atëherë molekula jo polare(BF 3, CH 4, CO 2, SO 3), nëse është asimetrike (për shkak të pranisë së çifteve të vetme ose elektroneve të paçiftuara), atëherë molekula polare(NH 3, H 2 O, SO 2, NO 2).
Kur një nga atomet anësore në një molekulë simetrike zëvendësohet nga një atom i një elementi tjetër, forma gjeometrike gjithashtu shtrembërohet dhe shfaqet polariteti, për shembull, në derivatet e metanit të klorur CH 3 Cl, CH 2 Cl 2 dhe CHCl 3 (CH 4 molekula metani janë jopolare).
Polariteti forma asimetrike e molekulës rrjedh nga polariteti i lidhjeve kovalente
ndërmjet atomeve të elementeve me elektronegativitet të ndryshëm
.
Siç u përmend më lart, ka një zhvendosje të pjesshme të densitetit të elektronit përgjatë boshtit të lidhjes drejt atomit të një elementi më elektronegativ, për shembull:
| H δ+ → Cl δ− | B δ+ → F δ− |
| C δ− ← H δ+ | N δ− ← H δ+ |
(këtu δ është ngarkesa elektrike e pjesshme e atomeve).
Sa më shumë ndryshimi i elektronegativitetit elemente, aq më e lartë është vlera absolute e ngarkesës δ dhe aq më shumë polare do të ketë një lidhje kovalente.
Në molekulat që kanë formë simetrike (për shembull, BF 3), "qendrat e gravitetit" të ngarkesave negative (δ−) dhe pozitive (δ+) përkojnë, por në molekulat asimetrike (për shembull, NH 3) ato nuk përkojnë. përkojnë.
Si rezultat, në molekulat asimetrike, dipol elektrik
- ndryshe nga ngarkesat e ndara nga një distancë në hapësirë, për shembull, në një molekulë uji.
Lidhja hidrogjenore.
Kur studiohen shumë substanca, të ashtuquajturat lidhjet hidrogjenore . Për shembull, molekulat HF në lëng fluori i hidrogjenit janë të lidhura me njëra-tjetrën nga një lidhje hidrogjeni, në mënyrë të ngjashme, molekulat H 2 O në ujë të lëngshëm ose në një kristal akulli, si dhe molekulat NH 3 dhe H 2 O janë të lidhura me njëra-tjetrën në një lidhje ndërmolekulare - hidrat amoniaku NH 3 H 2 O.
Lidhjet e hidrogjenit e paqëndrueshme dhe shkatërrohen mjaft lehtë (për shembull, kur akulli shkrihet, uji vlon). Sidoqoftë, harxhohet pak energji shtesë për të thyer këto lidhje, dhe për këtë arsye pikat e shkrirjes dhe vlimit të substancave me lidhje hidrogjeni midis molekulave janë dukshëm më të larta se ato të substancave të ngjashme, por pa lidhje hidrogjeni:
Valence. Obligacionet donator-pranues. Sipas teorisë së strukturës molekulare, atomet mund të formojnë aq lidhje kovalente sa orbitalet e tyre janë të zëna nga një elektron, por kjo nuk është gjithmonë kështu. [Në skemën e pranuar për mbushjen e një AO, së pari tregohet numri i guaskës, pastaj lloji i orbitalës dhe më pas, nëse ka më shumë se një elektron në orbital, numri i tyre (mbishkrimi). Pra, regjistroni (2 s) 2 do të thotë se në s-Orbitalet e shtresës së dytë përmbajnë dy elektrone.] Një atom karboni në gjendjen bazë (3 R) ka një konfigurim elektronik (1 s) 2 (2s) 2 (2fq x) (2 fq y), ndërsa dy orbitale nuk janë të mbushura, d.m.th. përmbajnë nga një elektron secili. Megjithatë, komponimet dyvalente të karbonit janë shumë të rralla dhe janë shumë reaktive. Në mënyrë tipike, karboni është katërvalent, dhe kjo për faktin se për kalimin e tij në 5 të ngacmuar S- gjendje (1 s) 2 (2s) (2fq x) (2 fq y) (2 fq z) Me katër orbitale të paplotësuara, nevojitet shumë pak energji. Kostot e energjisë që lidhen me tranzicionin 2 s-elektroni në lirim 2 r-orbitale, kompensohen më shumë nga energjia e çliruar gjatë formimit të dy lidhjeve shtesë. Për formimin e AO-ve të paplotësuara, është e nevojshme që ky proces të jetë energjikisht i favorshëm. Atomi i azotit me konfigurim elektronik (1 s) 2 (2s) 2 (2fq x) (2 fq y) (2 fq z) nuk formon komponime pesëvalente, pasi energjia e nevojshme për transferimin e 2 s-elektroni për 3 d-orbitale për të formuar një konfigurim pesëvalent (1 s) 2 (2s)(2fq x) (2 fq y) (2 fq z) (3 d), është shumë i madh. Në mënyrë të ngjashme, atomet e borit me konfigurimin e zakonshëm (1 s) 2 (2s) 2 (2fq) mund të formojnë komponime trevalente kur janë në gjendje të ngacmuar (1 s) 2 (2s)(2fq x) (2 fq y), që ndodh gjatë tranzicionit 2 s-elektroni për 2 r-AO, por nuk formon komponime pesëvalente, që nga kalimi në gjendjen e ngacmuar (1 s)(2s)(2fq x) (2 fq y) (2 fq z), për shkak të transferimit të një prej 1 s-Elektrone në një nivel më të lartë kërkon shumë energji. Ndërveprimi i atomeve me formimin e një lidhjeje ndërmjet tyre ndodh vetëm në prani të orbitaleve me energji të afërta, d.m.th. orbitale me të njëjtin numër kuantik kryesor. Të dhënat përkatëse për 10 elementët e parë të tabelës periodike janë përmbledhur më poshtë. Gjendja e valencës së një atomi është gjendja në të cilën ai formon lidhje kimike, për shembull gjendja 5 S për karbonin katërvalent.
| GJENDJET E VALENCAVE DHE VALENCAT E DHJETË ELEMENTEVE TË PARË TË TABELËS PERIODIKE | |||
| Elementi | Gjendja tokësore | Gjendja normale e valencës | Valencë e rregullt |
| H | (1s) | (1s) | |
| Ai | (1s) 2 | (1s) 2 | |
| Li | (1s) 2 (2s) | (1s) 2 (2s) | |
| Bëhuni | (1s) 2 (2s) 2 | (1s) 2 (2s)(2fq) | |
| B | (1s) 2 (2s) 2 (2fq) | (1s) 2 (2s)(2fq x) (2 fq y) | |
| C | (1s) 2 (2s) 2 (2fq x) (2 fq y) | (1s) 2 (2s)(2fq x) (2 fq y) (2 fq z) | |
| N | (1s) 2 (2s) 2 (2fq x) (2 fq y) (2 fq z) | (1s) 2 (2s) 2 (2fq x) (2 fq y) (2 fq z) | |
| O | (1s) 2 (2s) 2 (2fq x) 2 (2 fq y) (2 fq z) | (1s) 2 (2s) 2 (2fq x) 2 (2 fq y) (2 fq z) | |
| F | (1s) 2 (2s) 2 (2fq x) 2 (2 fq y) 2 (2 fq z) | (1s) 2 (2s) 2 (2fq x) 2 (2 fq y) 2 (2 fq z) | |
| Ne | (1s) 2 (2s) 2 (2fq x) 2 (2 fq y) 2 (2 fq z) 2 | (1s) 2 (2s) 2 (2fq x) 2 (2 fq y) 2 (2 fq z) 2 |
Këto modele manifestohen në shembujt e mëposhtëm:
Historia e kimisë fizike
Kimia fizike filloi në mesin e shekullit të 18-të. Termi "Kimi Fizike" i përket M.V. Lomonosov, e cila në 1752 vit, për herë të parë lexova "Një kurs i kimisë së vërtetë fizike" për studentët në Universitetin e Shën Petersburgut. Në këtë kurs, ai vetë dha përkufizimin e mëposhtëm të kësaj shkence: "Kimia fizike është një shkencë që duhet, në bazë të parimeve fizike dhe eksperimenteve, të shpjegojë arsyen e asaj që ndodh përmes operacioneve kimike në trupa komplekse."
Pastaj pasoi një pushim prej më shumë se një shekulli dhe kursi tjetër në kiminë fizike u mësua nga një akademik N.N. Beketov në Universitetin e Kharkovit në 1865 vit. Duke ndjekur N.N. Beketov filloi të jepte kimi fizike në universitete të tjera në Rusi. Flavitsky (Kazan 1874), V. Ostwald (Universiteti në Tartu 18807), I.A. Kablukov (Universiteti i Moskës 1886).
Njohja e kimisë fizike si një shkencë e pavarur dhe disiplinë akademike u shpreh në Universitetin e Leipzig (Gjermani) në 1887. Departamenti i parë i kimisë fizike i drejtuar nga V. Ostwald dhe themelimi i revistës së parë shkencore për kiminë fizike atje. Në fund të shekullit të 19-të, Universiteti i Leipzig ishte një qendër për zhvillimin e kimisë fizike, dhe kimistët kryesorë fizikë ishin: W. Ostwald, J. van't Hoff, Arrhenius Dhe Nernst.
Departamenti i parë i kimisë fizike në Rusi u hap në vitin 1914 në Fakultetin e Fizikës dhe Matematikës të Universitetit të Shën Petersburgut, ku në vjeshtë filloi të jepte një kurs të detyrueshëm dhe klasa praktike në kiminë fizike. M. S. Vrevsky.
Dallimi midis kimisë fizike dhe fizikës kimike
Të dyja këto shkenca janë në kryqëzimin midis kimisë dhe fizikës nganjëherë fizika kimike përfshihet në kiminë fizike. Nuk është gjithmonë e mundur të vihet një kufi i qartë midis këtyre shkencave. Megjithatë, me një shkallë të arsyeshme saktësie, ky ndryshim mund të përkufizohet si më poshtë:
kimia fizike merr parasysh në total proceset që ndodhin me pjesëmarrjen e njëkohshme grupe grimca;
· rishikime të fizikës kimike veçuar grimcat dhe ndërveprimet midis tyre, domethënë atome dhe molekula specifike (pra, nuk ka vend në të për konceptin e "gazit ideal", i cili përdoret gjerësisht në kiminë fizike).
Leksioni 2 Struktura e molekulave dhe natyra e lidhjeve kimike. Llojet e lidhjeve kimike. Koncepti i elektronegativitetit të një elementi. Polarizimi. Momenti dipol. Energjia atomike e formimit të molekulave. Metodat për studimin eksperimental të strukturës së molekulave.
Struktura molekulare(struktura molekulare), renditja relative e atomeve në molekula. Gjatë reaksioneve kimike, atomet në molekulat e reaktantëve rirregullohen dhe formohen komponime të reja. Prandaj, një nga problemet themelore kimike është sqarimi i renditjes së atomeve në përbërjet origjinale dhe natyrës së ndryshimeve gjatë formimit të përbërjeve të tjera prej tyre.
Idetë e para për strukturën e molekulave u bazuan në një analizë të sjelljes kimike të një substance. Këto ide u bënë më komplekse pasi u grumbulluan njohuritë për vetitë kimike të substancave. Zbatimi i ligjeve bazë të kimisë bëri të mundur përcaktimin e numrit dhe llojit të atomeve që përbëjnë molekulën e një përbërjeje të caktuar; ky informacion gjendet në formulën kimike. Me kalimin e kohës, kimistët kuptuan se një formulë e vetme kimike nuk mjafton për të karakterizuar me saktësi një molekulë, pasi ka molekula izomere që kanë të njëjtat formula kimike, por veti të ndryshme. Ky fakt i shtyu shkencëtarët të besonin se atomet në një molekulë duhet të kenë një topologji të caktuar, të stabilizuar nga lidhjet midis tyre. Kjo ide u shpreh për herë të parë në vitin 1858 nga kimisti gjerman F. Kekule. Sipas ideve të tij, një molekulë mund të përshkruhet duke përdorur një formulë strukturore, e cila tregon jo vetëm vetë atomet, por edhe lidhjet midis tyre. Lidhjet ndëratomike duhet gjithashtu të korrespondojnë me rregullimin hapësinor të atomeve. Fazat e zhvillimit të ideve për strukturën e molekulës së metanit janë paraqitur në Fig. 1. Struktura korrespondon me të dhënat moderne G : molekula ka formën e një tetraedri të rregullt, me një atom karboni në qendër dhe atome hidrogjeni në kulme.
Studime të tilla, megjithatë, nuk thanë asgjë për madhësinë e molekulave. Ky informacion u bë i disponueshëm vetëm me zhvillimin e metodave të përshtatshme fizike. Më e rëndësishmja prej tyre doli të ishte difraksioni me rreze X. Nga modelet e shpërndarjes së rrezeve X në kristale, u bë e mundur të përcaktohet pozicioni i saktë i atomeve në një kristal, dhe për kristalet molekulare ishte e mundur të lokalizoheshin atomet në një molekulë individuale. Metoda të tjera përfshijnë difraksionin e elektroneve ndërsa kalojnë nëpër gazra ose avuj dhe analizën e spektrit rrotullues të molekulave.
I gjithë ky informacion jep vetëm një ide të përgjithshme të strukturës së molekulës. Natyra e lidhjeve kimike na lejon të studiojmë teorinë moderne kuantike. Dhe megjithëse struktura molekulare nuk mund të llogaritet ende me saktësi mjaft të lartë, të gjitha të dhënat e njohura mbi lidhjet kimike mund të shpjegohen. Madje është parashikuar ekzistenca e llojeve të reja të lidhjeve kimike.
Fizika dhe kimia janë shkenca që kontribuojnë drejtpërdrejt në përparimin teknologjik në shekullin e 21-të. Të dy disiplinat studiojnë ligjet e funksionimit të botës përreth, ndryshimet në grimcat më të vogla nga të cilat përbëhet. Të gjitha dukuritë natyrore kanë një bazë kimike ose fizike, kjo vlen për gjithçka: shkëlqim, djegie, vlim, shkrirje, çdo ndërveprim i diçkaje me diçka.
Të gjithë në shkollë studionin bazat e kimisë dhe fizikës, biologjisë dhe shkencave natyrore, por jo të gjithë e lidhën jetën e tyre me këto shkenca, jo të gjithë mund të përcaktojnë kufirin midis tyre tani.
Për të kuptuar se cilat janë ndryshimet kryesore midis shkencës fizike dhe shkencës kimike, së pari duhet t'i hidhni një vështrim më të afërt në to dhe të njiheni me parimet bazë të këtyre disiplinave.
Rreth fizikës: lëvizja dhe ligjet e saj
Marrëveshjet e fizikës studim i drejtpërdrejtë i vetive të përgjithshme të botës përreth, forma të thjeshta dhe komplekse të lëvizjes së materies, dukuri natyrore që qëndrojnë në themel të të gjitha këtyre proceseve. Shkenca studion cilësitë e objekteve të ndryshme materiale dhe manifestimet e ndërveprimeve ndërmjet tyre. Fizikanët po shikojnë gjithashtu modele të përgjithshme për lloje të ndryshme të materies; këto parime unifikuese quhen ligje fizike.
Fizika është në shumë mënyra një disiplinë themelore, sepse ajo i konsideron më gjerësisht sistemet materiale në shkallë të ndryshme. Është në kontakt shumë të ngushtë me të gjitha shkencat natyrore, ligjet e fizikës përcaktojnë në të njëjtën masë si dukuritë biologjike, ashtu edhe ato gjeologjike. Ka një lidhje të fortë me matematikën, pasi të gjitha teoritë fizike janë të formuluara në formën e numrave dhe shprehjeve matematikore. Përafërsisht, disiplina studion gjerësisht absolutisht të gjitha fenomenet e botës përreth dhe modelet e shfaqjes së tyre, bazuar në ligjet e fizikës.
Kimia: nga çfarë përbëhet gjithçka?
Kimia kryesisht merret me studimin e vetive dhe substancave në kombinim me ndryshimet e tyre të ndryshme. Reaksionet kimike janë rezultat i përzierjes së substancave të pastra dhe krijimit të elementeve të rinj.
Shkenca ndërvepron ngushtë me disiplina të tjera natyrore si biologjia dhe astronomia. Kimia studion përbërjen e brendshme të llojeve të ndryshme të materies, aspektet e ndërveprimit dhe transformimit të përbërësve të materies. Kimia përdor gjithashtu ligjet dhe teoritë e veta, rregullsitë dhe hipotezat shkencore.
Cilat janë ndryshimet kryesore midis fizikës dhe kimisë?
Përkatësia e shkencës natyrore i bashkon këto shkenca në shumë mënyra, por ka shumë më tepër dallime midis tyre sesa të përbashkëta:
- Dallimi kryesor midis dy shkencave natyrore është se fizika studion grimcat elementare (mikrobotë, kjo përfshin nivelet atomike dhe nukleonore) dhe vetitë e ndryshme të substancave në një gjendje të caktuar grumbullimi. Kimia është e angazhuar në studimin e vetë proceseve të "montimit" të molekulave nga atomet, aftësinë e një substance për të hyrë në reaksione të caktuara me një substancë të një lloji tjetër.
- Ashtu si biologjia dhe astronomia, fizika moderne lejon shumë koncepte jo racionale në mjetet e saj metodologjike, kjo kryesisht ka të bëjë me teoritë e origjinës së jetës në Tokë, origjinën e Universit dhe lidhjet me filozofinë në shqyrtimin e koncepteve të shkakut kryesor të "idealin" dhe "materialin". Kimia mbeti shumë më afër themeleve racionale të shkencave ekzakte, duke u larguar si nga alkimia e lashtë ashtu edhe nga filozofia në përgjithësi.
- Përbërja kimike e trupave në dukuritë fizike mbetet e pandryshuar, ashtu si edhe vetitë e tyre. Dukuritë kimike përfshijnë shndërrimin e një lënde në një tjetër me shfaqjen e vetive të saj të reja; Ky është ndryshimi midis lëndëve të studiuara nga këto disiplina.
- Një klasë e gjerë fenomenesh të përshkruara nga fizika. Kimia është shumë më tepër disiplinë shumë e specializuar, ai është i fokusuar në studimin vetëm të mikrobotës (niveli molekular), në krahasim me fizikën (macroworld dhe mikrobotë).
- Fizika merret me studimin e objekteve materiale me cilësitë dhe vetitë e tyre, kurse kimia punon me përbërjen e këtyre objekteve, grimcat më të vogla nga të cilat përbëhen dhe të cilat ndërveprojnë me njëra-tjetrën.
Shpesh nga shumë njerëz që diskutojnë një proces të caktuar, mund të dëgjoni fjalët: "Kjo është fizika!" ose "Është kimi!" Në të vërtetë, pothuajse të gjitha dukuritë në natyrë, në jetën e përditshme dhe në hapësirë që një person ndesh gjatë jetës së tij mund t'i atribuohen njërës prej këtyre shkencave. Është interesante të kuptohet se si ndryshojnë fenomenet fizike nga ato kimike.
fizikë shkencore
Para se t'i përgjigjemi pyetjes se si ndryshojnë fenomenet fizike nga ato kimike, është e nevojshme të kuptojmë se cilat objekte dhe procese studiohen nga secila prej këtyre shkencave. Le të fillojmë me fizikën.
Ju mund të jeni të interesuar në:
Nga gjuha e lashtë greke fjala "fisis" përkthehet si "natyrë". Kjo do të thotë, fizika është një shkencë për natyrën që studion vetitë e objekteve, sjelljen e tyre në kushte të ndryshme, transformimet midis gjendjeve të tyre. Qëllimi i fizikës është të përcaktojë ligjet që rregullojnë proceset natyrore. Për këtë shkencë nuk ka rëndësi se nga çfarë përbëhet objekti në studim dhe cila është përbërja e tij kimike, është e rëndësishme vetëm se si do të sillet objekti nëse ekspozohet ndaj nxehtësisë, forcës mekanike, presionit etj. .
Fizika është e ndarë në një numër seksionesh që studiojnë një gamë të caktuar më të ngushtë fenomenesh, për shembull, optika, mekanika, termodinamika, fizika atomike, etj. Për më tepër, shumë shkenca të pavarura varen tërësisht nga fizika, për shembull, astronomia ose gjeologjia.
kimia e shkencës
Ndryshe nga fizika, kimia është një shkencë që studion strukturën, përbërjen dhe vetitë e materies, si dhe ndryshimet e saj si rezultat i reaksioneve kimike. Domethënë, objekti i studimit të kimisë është përbërja kimike dhe ndryshimi i saj gjatë një procesi të caktuar.
Kimia, si fizika, ka shumë seksione, secila prej të cilave studion një klasë specifike të substancave kimike, për shembull, organike dhe inorganike, bio- dhe elektrokimi. Kërkimet në mjekësi, biologji, gjeologji dhe madje edhe astronomi bazohen në arritjet e kësaj shkence.
Është interesante të theksohet se kimia si shkencë nuk u njoh nga filozofët e lashtë grekë për shkak të fokusit të saj eksperimental, si dhe njohurive pseudoshkencore që e rrethonin (kujtojmë se kimia moderne ka "lindur" nga alkimia). Vetëm që nga Rilindja dhe kryesisht falë punës së kimistit, fizikantit dhe filozofit anglez Robert Boyle, kimia filloi të perceptohej si një shkencë e plotë.
Shembuj të dukurive fizike
Ju mund të jepni një numër të madh shembujsh që u binden ligjeve fizike. Për shembull, çdo nxënës shkolle di tashmë në klasën e 5-të një fenomen fizik - lëvizjen e një makine në rrugë. Në këtë rast, nuk ka rëndësi se nga përbëhet kjo makinë, nga e merr energjinë për të lëvizur, e vetmja gjë e rëndësishme është që ajo të lëvizë në hapësirë (përgjatë rrugës) përgjatë një trajektoreje të caktuar me një shpejtësi të caktuar. Për më tepër, proceset e përshpejtimit dhe frenimit të një makine janë gjithashtu fizike. Lëvizja e një makine dhe trupave të tjerë të ngurtë trajtohet nga seksioni i fizikës "Mekanika".
Kimi fizike
"Një hyrje në kiminë e vërtetë fizike". Dorëshkrim nga M. V. Lomonosov. 1752
Kimi fizike(shpesh shkurtohet në letërsi si kimia fizike) - një degë e kimisë, shkencë e ligjeve të përgjithshme të strukturës, strukturës dhe transformimit të substancave kimike. Eksploron dukuritë kimike duke përdorur metoda teorike dhe eksperimentale të fizikës.
· 1Historia e kimisë fizike
· 2 Lënda e studimit të kimisë fizike
· 3 Dallimi midis kimisë fizike dhe fizikës kimike
· 4 seksione të kimisë fizike
o 4.1 Kimia koloidale
o 4.2 Kimia e kristaleve
o 4.3 Radiokimi
o 4.4 Termokimia
o 4.5 Doktrina e strukturës së atomit
o 4.6 Doktrina e korrozionit të metaleve
o 4.7 Doktrina e zgjidhjeve
o 4.8 Kinetika kimike
o 4.9 Fotokimia
o 4.10Termodinamika kimike
o 4.11 Analiza fiziko-kimike
o 4.12 Teoria e reaktivitetit të përbërjeve kimike
o 4.13 Kimi me energji të lartë
o 4.14 Kimi lazer
o 4.15 Kimia e rrezatimit
o 4.16 Kimia bërthamore
o 4.17Elektrokimia
o 4.18 Kimia e zërit
o 4.19 Kimia strukturore
· 5 Potenciometri
Historia e kimisë fizike[
Kimia fizike filloi në mesin e shekullit të 18-të. Termi "Kimi Fizike", në kuptimin modern të metodologjisë së shkencës dhe çështjeve të teorisë së dijes, i përket M. V. Lomonosov, i cili në vitin 1752 për herë të parë u mësoi studentëve në Universitetin e Shën Petersburgut "Kursin e Kimisë së Vërtetë Fizike". Në preambulën e këtyre leksioneve, ai jep përkufizimin e mëposhtëm: "Kimia fizike është një shkencë që, në bazë të parimeve fizike dhe eksperimenteve, duhet të shpjegojë arsyen e asaj që ndodh përmes operacioneve kimike në trupa komplekse". Shkencëtari, në punimet e teorisë së tij korpuskulare-kinetike të nxehtësisë, merret me çështje që korrespondojnë plotësisht me detyrat dhe metodat e mësipërme. Pikërisht kjo është natyra e veprimeve eksperimentale që shërbejnë për të konfirmuar hipotezat individuale dhe dispozitat e këtij koncepti. M.V. Lomonosov ndoqi parime të tilla në shumë fusha të kërkimit të tij: në zhvillimin dhe zbatimin praktik të "shkencës së qelqit", të cilën ai e themeloi, në eksperimente të ndryshme kushtuar konfirmimit të ligjit të ruajtjes së materies dhe forcës (lëvizjes); - në punimet dhe eksperimentet që lidhen me studimin e tretësirave - ai zhvilloi një program të gjerë kërkimi për këtë fenomen fizik dhe kimik, i cili është në proces zhvillimi deri në ditët e sotme.
Kjo u pasua nga një pushim prej më shumë se një shekulli, dhe D.I Mendeleev ishte një nga të parët në Rusi që filloi kërkimet fizike dhe kimike në fund të viteve 1850.
Kursi tjetër në kiminë fizike u mësua nga N. N. Beketov në Universitetin e Kharkovit në 1865.
Departamenti i parë i kimisë fizike në Rusi u hap në 1914 në Fakultetin e Fizikës dhe Matematikës të Universitetit të Shën Petersburgut në vjeshtë, studenti i D. P. Konovalov M. S. Vrevsky filloi të jepte një kurs të detyrueshëm dhe klasa praktike në kiminë fizike.
Revista e parë shkencore e destinuar për botimin e artikujve mbi kiminë fizike u themelua në 1887 nga W. Ostwald dhe J. Van't Hoff.
Lënda e studimit të kimisë fizike[
Kimia fizike është themeli kryesor teorik i kimisë moderne, duke përdorur metoda teorike të degëve të tilla të rëndësishme të fizikës si mekanika kuantike, fizika statistikore dhe termodinamika, dinamika jolineare, teoria e fushës, etj. Ajo përfshin studimin e strukturës së materies, duke përfshirë: struktura e molekulave, termodinamika kimike, kinetika kimike dhe kataliza. Si pjesë të veçanta në kiminë fizike dallohen edhe elektrokimia, fotokimia, kimia fizike e dukurive sipërfaqësore (përfshirë adsorbimin), kimia e rrezatimit, studimi i korrozionit të metaleve, kimia fizike e komponimeve me molekula të larta (shih fizikën e polimerit) etj dhe nganjëherë konsiderohen si seksione të pavarura të kimisë koloidale, analizës fiziko-kimike dhe kimisë kuantike. Shumica e degëve të kimisë fizike kanë kufij mjaft të qartë për sa i përket objekteve dhe metodave të kërkimit, veçorive metodologjike dhe aparaturave të përdorura.
Dallimi midis kimisë fizike dhe fizikës kimike
Të dyja këto shkenca janë në kryqëzimin midis kimisë dhe fizikës nganjëherë fizika kimike përfshihet në kiminë fizike. Nuk është gjithmonë e mundur të vihet një kufi i qartë midis këtyre shkencave. Megjithatë, me një shkallë të arsyeshme saktësie, ky ndryshim mund të përkufizohet si më poshtë:
kimia fizike merr parasysh në total proceset që ndodhin me pjesëmarrjen e njëkohshme grupe grimca;
· rishikime të fizikës kimike veçuar grimcat dhe ndërveprimi midis tyre, domethënë atomeve dhe molekulave specifike (pra, nuk ka vend në të për konceptin e "gazit ideal", i cili përdoret gjerësisht në kiminë fizike).
Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Lëkundjet harmonike Formula e fizikës së frekuencës së lëkundjeve