Химия — это изучение материи от атомов до молекул, в основном молекул, которые являются агрегатами атомов, кристаллов и металлов.

В современной химии широко признается, что физические свойства материи определяются ее структурой на атомном уровне, и что эта структура определяется атомными силами.

Химия рассматривает композиционные и статистические свойства этих структур, а также изменения и взаимодействия между ними, и превращает их в вещества, с которыми мы контактируем каждый день. Химия также направлена на понимание свойств и взаимодействий отдельных атомов и применение этих знаний на практике.

Химию часто называют «центральной наукой», поскольку она связывает другие науки, такие как физика, материаловедение, нанотехнологии, биология, фармакология, медицина, биоинформатика и геология. Физическая химия, например, применяет принципы физики к материи на атомном и молекулярном уровнях.

В некоторых случаях энергия (энтальпия) учитывается в реакции, например, когда два высокоэнергетических вещества, такие как водород и кислород, реагируют с образованием низкоэнергетической воды. Катализаторы облегчают химические реакции. Катализатором обычно является другое химическое вещество, присутствующее в реакционной среде, но не расходуемое (например, серная кислота, которая катализирует электролиз воды) или невидимое явление (например, электромагнитные волны в фотохимических реакциях).

Химия относится к взаимодействию материи. Такие взаимодействия могут происходить между двумя веществами или между материей и энергией, особенно в сочетании с первым законом термодинамики. Общая химия включает взаимодействие между веществами посредством химических реакций, в ходе которых одно или несколько веществ превращаются в одно или несколько других веществ. Традиционная химия также включает анализ химических веществ во время и вне реакций, например, спектроскопию.

Химические реакции

Химическая реакция представляет собой процесс в химии, www.natalibrilenova.ru/reshenie-zadach-po-himii  который приводит к взаимопревращения химических веществ. Такие реакции могут привести к присоединению молекул друг к другу с образованием более крупных молекул, расщеплению молекул с образованием двух или более меньших молекул или перегруппировке атомов внутри или между молекулами. Химические реакции обычно включают образование или разрыв химических связей. Например, говорят, что вещества, которые реагируют с кислородом с образованием других веществ, подвергаются окислению; аналогично группа веществ, называемых кислотами или щелочами, может реагировать друг с другом, чтобы нейтрализовать действие друг друга, явление, известное как нейтрализация. Вещества также могут бытьдиссоциируют или синтезируются из других веществ различными химическими процессами.

Существует более строгое определение, которое гласит: «Химическая реакция — это процесс, который приводит к взаимному превращению химических веществ». Согласно этому определению, химическая реакция может быть элементарной реакцией или ступенчатой ??реакцией. Сделано дополнительное предостережение, поскольку это определение включает случаи, когда взаимное преобразование конформеров наблюдается экспериментально. Такие поддающиеся обнаружению химические реакции обычно включают в себя наборы молекулярных объектов, как указано в этом определении, но часто концептуально удобно использовать этот термин также для изменений, затрагивающих отдельные молекулярные объекты (то есть «микроскопические химические явления»).

Квантовая химия

Квантовая химия математически описывает фундаментальное поведение вещества на молекулярном уровне. В принципе, с помощью этой теории можно описать все химические системы. На практике только простейшие химические системы могут быть реально исследованы в чисто квантово-механических терминах, и для большинства практических целей должны быть сделаны приближения (например, Хартри-Фока, пост-Хартри- Фоковская теория или теория функций плотности, подробнее см. В вычислительной химии ) . Следовательно, детальное понимание квантовой механики не является необходимым для большей части химии, поскольку важные выводы теории (в основном орбитальное приближение) можно понять и применить в более простых терминах.

В квантовой механике (несколько приложений в вычислительной химии и квантовой химии) гамильтониан или физическое состояние частицы можно выразить как сумму двух операторов, один из которых соответствует кинетической энергии, а другой — потенциальной энергии. Гамильтоново в Шрёдингере волнового уравнения , используемое в квантовой химии не содержит условие для спина электрона.

Решения уравнения Шредингера для атома водорода дают форму волновой функции для атомных орбиталей и относительную энергию, скажем, 1s, 2s, 2p и 3s орбиталей. Орбитальное приближение можно использовать для понимания других атомов, например гелия , лития и углерода .

Химические законы

Самая фундаментальная концепция в химии — это закон сохранения массы, который гласит, что во время обычной химической реакции не происходит заметного изменения количества вещества . Современная физика показывает , что на самом деле энергия , которая сохраняется, и что энергия и масса связанная; концепция, которая становится важной в ядерной химии. Сохранение энергии приводит к важным концепциям равновесия, термодинамики и кинетики.

Дальнейшие законы химии развивают закон сохранения массы. Закон определенного состава Джозефа Пруста гласит, что чистые химические вещества состоят из элементов в определенном составе; Теперь мы знаем, что структурное расположение этих элементов также важно.

Закон множественных пропорций Дальтона гласит, что эти химические вещества будут представлены в пропорциях, которые являются небольшими целыми числами (например, 1: 2 O: H в воде); хотя во многих системах (особенно в биомакромолекулах и минералах) соотношения, как правило, требуют больших чисел и часто представлены в виде дробей. Такие соединения известны как нестехиометрические соединения.