Химия

Химия – заттарды және олардың бір-біріне айналып өзгереүін зерттейтін жаратылыс тану ғылымдарының бірі.

Химия – заттарды және олардың бір-біріне айналып өзгереүін зерттейтін жаратылыс тану ғылымдарының бірі. Ол химиялық элементтерді (атомдарды), жай заттарды, күрделі қосылыстарды, олардың құрамын, құрылысын, қасиеттерін, химиялық өзгерістерін, оған әсер ететін жағдайларды және өзгерістер кезінде байқалатын құбылыстарды зерттейды. Мысалы, әбден тазарттылған су сұйық, бу, мұз күйінде де – жеке зат, ал өзен, теңіз суында бұдан басқа қоспа түрінде – әр түрлі тұздар болады. Ауа қоспа түрінде су (бу күінде), көмірқышқыл газы, аргон және өте аз мөлшерде т.б. газдар болатын азот пен оттек қоспасын тұрады. Құм басқа заттар араласқан кремний қос тотығынан құралған.

Химиялық жеке заттар бір–бірінен химиялық құрамы, яғни қасиеттері жағынан, демек белгілі жағдайда белгілі бір затпен әрекеттесу және белгілі өнімге айналу қабілетіне қарай ажыратылады. Мысалы, су металл натриймен әрекеттесіп сутек пен сілті (күйдіргіш натр), бу күйіндегі су қыздырылған темірмен әрекеттесіп темір тотығы мен сутек түзеді. Әрбір заттың белгілі физикалық қасиеттері – түсі, тығыздығы, балқу, қайнау темперетуралары, жылу, электр өткізгіштігі т.б. (судың тығыздығы 4 °C–та 1 г/см3, мұздың балқу t 0 °C, қайнау t 100 °C т.б.) болады. Заттар құрамына қарай жай және күрделі болуы мүмкін. Күрделі зат әр түрлі әдістермен жай заттарға бөлінеді (электр тоғы әсерінен судың оттек пен сутекке ажырауы).

Көптеген химиялық элементтер бірнеше жай зат түрінде болады. Химиялық элементтер өзара қосылысып химиялық косылыстар түзеді. Белгілі химиялық қосылыстардың саны 3 млн.-нан асады, элементтер саны 106, оның ішінде 89 элемент табиғаттан табылған, қалғандары жасанды жолмен алынған. Химиялық элементтер жерде шашырынды түрде таралған, әрбір химиялық элемент – атомдардың, ал химиялық қосылыс молекулалардың белгілі бір түрі. Атом – элементтердің химиялық қасиеттерін сақтайтын ең кіші бөлшегі, молекула – қосылыстардың химиялық қасиеттерін сақтайтын ең кіші бөлшегі. Материя қозғалысының химиялық түрін, яғни химиялық өзгеру процесін химиялық реакциялар деп атайды. Химиялық реакция нәтижесінде атомдар, молекулалар әрекеттесіп не молекулар қарапайымдау бөлшектерге ыдырап жаңа заттар түзеледі. Реакцияға қатысқан атомдардың тек сыртқы қабаттарындағы электрондық қабығының тығыздығы өзгереді, ал ішкі электрондық қабығы мен ядрода еш өзгіріс болмайды. Осы кездегі химия өзара тығыз байланысты бірнеше салаға бөлінеді.

Олардың ең бастысы - анорганикалық химия мен органикалық химия. Заттар мен құбылыстарды физикалық әдістер көмігімен зерттеуден физикалық химия қалыптасты. Ол өте тез дамып келе жатқан әл түрлі пәндерге, мысалы, химиялық термодинамика, химиялық кинетика, электрохимия, коллоидты химия, фотохимия, радиациялық химия т.б. бөлінеді. Химия физикадан басқа жаратылыс тану ғылымдарымен де тығыз байланысты. Химия мен биология арасынан шыққан биохимия, молекулярдық биология тірі организмде жүретін процестерді, оған қатысатын заттардың мен геология арасынан шыққан геохимия, космохимия химиялық элементтердің жер қыртысындағы, космостағы күйін зерттейді. Химияның барлық салаларында және химия өнеркәсібінде қолданылатын анализ әдістерінің маңызы зор болғандықтан аналитикалық химия қалыптасты.

Химияның тарихы

Құрылымын талдатуы сәтсіз бітті (сөйлем жүйесінің қатесі): {\displaystyle Химия да басқа ғылымдар тәрізді адамзат қоғамының материалдық мұқтажынан туған. 18 ғасырдың ортасына дейін химия ғылым деп есептелмеген, ол кәсіптік, шеберлік ретінде ғана танылған. Көп ғалымдар химия әдістерін металлургияда, шыны, бояу өндіруде, дәрі жасауда қолданған. Орта ғасырлардағы химияның даму кезені алхимия дәуірі деп аталады. Алхимиктер жай металдың қасиетін өзгіріп, оны алтынға айналдыруға болады, ол үшін «философия тасын» табу керек, өйткені ол кез келген металды алтынға айналдырады деген. Алхимиктер еңбектері нәтижесінде көптеген маңызды заттар (қышқылдар, тұздар, сілтілер, элементтер т.б.) алу әдістері табылды. Ағылшын ғалыми Р. Бойль (1661) алхимия қағидаларына қарсы шығып, химияны ғылми жолға қоюға тырысты, химикалық элементке алғаш дұрыс анықтама берді. Ол затты ұсақтап бөле берсе құраушы элементтерге жететінін айтты, эксперимент арқылы анализ бен синтездің мәнін дәл анықтады, бірақ сол кезде кең тараған флогистон теориясының (1700) негізі қате болды. Бұл теория бойынша заттың жануы денеде алғаштан болатын жанғыш зат флогистонға байланысты. 1756 ж. М.Б. Ломоносов, кейін А. Лавуазье реакцияға қатысқан заттардың масса сақталу заңын ашып, химияны сапалық ғылымнан сандық (өлшемдік) ғылымға айналдырды. 19 ғасырда ғана атом-молекула ілімінің (С. Канниццарро, А. Авогадро) негізі қаланды, атомдық салмақтың (Дж. Дальтон), қурам турақтылық заңы мен еселі қатынас заңы ашылуының үлкен маңызы болды. 19 ғасырдың бас кезінде электр тогы көмегімен күрделі заттарды ыдырату арқылы сілтілік және сілтілік-жер металдар алынды. Элементтер туралы ұғым, атом-молекула теорияның қалыптасуы өсімдік пен жануарларға тән заттарды зерттеуді қажет етті, сөйтіп органикалық химия қалыптаса бастады. Органикалық заттар жайлы мәліметтердің жиналуы олардың химия табиғатын тануға көмектесетін теориялардың (унитарлы теория, типтер теориясы, радикалдар теориясы) шығуына себеп (1857) болды. 1857 ж. Ф.А. Кекуленің көміртек атомының 4 валентті екендігін табуы, соған байланысты көміртекті тізбектердің түзілу мүмкіндігінің анықталуы органикалық заттардың классификациясына жеткізд. Бутлеровтың құрылыс теориясы (1861) бүкіл химия ғылымында жаңа дәуірдің бастамасы болды. Ол органикалық заттардың изомериясын түсініп, оны алдын ала болжауға мүмкіндік туғызды, сонымен қатар реакция бағытын, механизмін біліп, жаңа заттарды синтездеуді белгілі жоспармен жүргізуді іске асырды. Д.И. Менделеевтің периодты заңды ашуы (1869) химия ғылымындағы аса көрнекті табыстардың бірі болды. Элементтердің периодты системасы ғылым жүйесін анықтап, олардың өзара байланысын ашты. Химия осы кезде де периодты заң негізінде дамып келеді. 19 ғасырдың 70 жылдарынан бастап органикалық синтез күшті дамыды, химиялық құрылыс теориясы одан әрі дамып стереохимиялық көзқарас қалыптаса бастады. Бұрын белгілі әлектрохимиялық процестер, термохимиялық құбылыстар, химиялық тепе-теңдік ұғымдары жайындағы зерттеулердің нәтижесінде химиялық термодинамиканың негізі қаланды. 19 ғасырдың аяғы мен 20 ғасырдың басында атомның күрделі құрылысының табиғаты анықталып, химиялық байланыстың электрондық теориясы құрылды.}

Химияның маңызы

Осы кездегі химия алуан түрлі зерттеу әдістері, аса маңызды өндірістік, өнер-кәсіптік мәні бар ғылымға айналды.

Осы кездегі химия алуан түрлі зерттеу әдістері, аса маңызды өндірістік, өнер-кәсіптік мәні бар ғылымға айналды. Атомдар мен молекулалардағы әлектрондарды сипаттайтын кванттық механика заңдарының ашылуы химиялық әрекеттесудің табиғатын анықтады. Заттардың қасиеті және құрылымымен қатар олардың өзгерістері кинетикасының заңдылықтары ашылуда, әсіресе химиялық реакциялардағы аралық өнімдер көбірек зерттелуде. Заттар мен процестерді зерттеуге осы күнгі физикалық әдістер мен құралдар (рентген структуралы анализ, спектроскопия т.б.) қолданылуда.

Химияның міндеті

Заттарды қолдану үшін қасиеттерін анықтау, адамдардың сұранысына қажет жаңа химиялық заттар алу, табиғи қорларды орынды пайдаланып, қоршаған ортаны қорғау.