Chimia

Le chimia^[1] es le scientia que investiga le proprietates, composition, e transformation de substantias e varie formas elementari de materia.

Chimia
instantia de: branca del scientia[*], disciplina academic[*], academic major[*], field of study[*], specialitate[*]
subclasse de: scientias physic[*]
Commons: Chemistry

Le chimia es le scientia que studia le structura, proprietates, e transformationes del materia a partir de su composition atomic, formante differente substantias. Le atomo es le minor fraction de materia que existe, illo es constituite per differente particulas que possede differente typos de cargas, le electrones con carga negative, le protones con carga positive e le neutrones que como su nomine indica son neutre (sin carga); tote illos apporta massa pro contribuer al peso del atomo.

Definition

Le definition de chimia ha cambiate quando nove discopertas ha essite additionate al functionalitate de iste scientia. Le termino “chimia”, secundo le recognoscite scientista Robert Boyle, in 1661, se tractava del area que studiava le principios del corpores miscite^[2].

In 1663, chimia se definiva como un arte scientific per le qual se apprende a dissolver corpores, obtener de illos le differente substantia de lor composition, e como unir los postea pro attinger un nivello major de perfection. Isto secunde le chimico Christopher Glaser^[3].

Le definition de 1730 pro le parola chimia, usate per Georg Ernst Stahl, era le arte de comprender le functionamento del mixturas, compostos o corpores usque lor principios basic; e postea tornar a componer iste corpores a partir del mesme principios^[4].

In 1837, Jean-Baptiste Dumas, considerava le parola chimia pro referer se al scientia que se preoccupava del leges e effectos del fortias molecular. Iste definition postea evolverea usque 1947, quando on lo denominava le scientia que se preoccupava del proprietates e le reactiones que los transforma in altere substantias (characterisation donate per Linus Pauling)^[5].

Plus recentemente, in 1988, le definition de chimia era ampliate pro esser le “studio del materia e le cambios que isto implica” – in le parolas del professor Raymon Chang^[6].

Historia

Articulo principal: Historia del chimia

Antiquitate e Medievo

Le arte de usar, seleccionar, preparar, purificar e transformar substantias secate in forma de pulveres, que veni o del desertos o del valles sece, ha create codificationes scientific, initialmente esencialmente mineral. Sed le plantas ephemeral e le arbores perenne del desertos, e lor extractos gomose o liquide necessitate pro unguentos, esseva rapidamente assimilate con illes per recognoscentia del influentia del terras e rochas.

A parte del cognoscentia del ciclo del aqua e del transporto sedimentari, le dominio progressive del metallos e terras, le Egyptianos del Antiquitate cognosceva multe cosas. Inter illes, gesso, vitro, potassa, vernices, papyrum (papyrum indurite per amido), incenso, un vasta gamma de colores mineral o pigmentos, remedios e productos cosmetic, etc. Plus que le oleos pro unction o le balneos relaxante o curative con aqua o fango, le chimia se presenta como un sapientia sacrato que permitte le supervivencia. Per exemplo, per le arte sophisticate de embalsamar o per le positionamento de corpora del plus humiles in locos sec.

Le arte de terra egipcio esseva insegnate preservante un conception unificate. Le temples e administrationes religiose preservava e a vices congelava le melior sapientia. Le potentia politic souverane se basava super le mesuras physica, agrimensura e altitudine hydrologic del inundationes, forsitan anque super le densitate del limo in suspension, pro determinar le imposto e super le materiales que permitteva le mobilisation del exercitos. Le vitalismo o le cultos agrari e animal, sectores applicate del kemia, esseva preservate in temples, simile a Amon, conservatorio del fertilizantes nitrogenate e del chimia ammoniacal antique.

Le savios islamic [13] supponeva que tote le metallos proveniva del mesme specie. Illes credeva in le possibilitate del transmutation e cercava in van in iste perspectiva le obtention de "al-iksir" que prolongava le vita.

"Durante le mesme tempore, guidate per preocupationes plus practical, illes faceva in lor laboratorios experimentos systematic de substantias. Con tabulas que indicava le pesos specific, illes poteva pesar, distinguir, recognoscer per analysas summari e, alicun vices, etiam reconstituir per synthese. [...] Illes trovava tincturas pro colorar telas, mosaicos e picturas, tanto perfecte que conservava lor frescitate millenari."

"Le Arabes introduceva al mundo le uso de perfumes, aprendente a extraher essencias de flores. A Chapur, on distillava tote essencias secundo le technicas zoroastrian: narciso, lilas, violetta, jasmin... Gur esseva reputate pro su aquas parfumate e produceva aquas de flor de oranger e de rosa basate in rosa de Ispahan. Samarcanda esseva celebre pro su perfume de basilico, Sikr pro su ambra. Le musco del Tibet, le ninphar de Albania, le rosa de Persia remane perfumes tanto prestigiose quanto legendarie."

"Misturante soda (Al-qali) con sebo o oleo, le arabes fabricava le prime sapones e creava un del plus magnifico industria de Bagdad, que se extenderea rapidemente a Egipto, Syria, Tunisia e Hispania musulmane. Le islam faceva que le gusto del ben esser perveniva a tote le classes social e que le production non sufficiva al consumo. Le necessitate de inventar industria de substitutos o ersatz se faceva sentir a iste tempore." [13]

Le bases del pensamento taxonomic es profunde influentiate per le civilisations grec e postea hellenistic, amantes del theorisationes, que delineava lentamente e summariemente lo que reguarda, a oculos profane, le chimia, physica e biologia. Illes lassava le technicas vulgares al mundo del labor e del esclavo. Le emergentia de spiritualitates popular, que annexava le utile a cultos hermetic, promoveva e misceva bricolas de sapientia disperse. Indubitablemente, le prime textos datate tardivamente del primo e secunde seculo post Christo contineva, como le alchimia medieval plus esoterice, un parte mystic e un parte operative [14]. Le religiositate hellenistic lassava tanto le baño-maria de Maria le Juive quanto le patronage absconde de Hermes Trismegisto, divinitate que pretendeva explicar tanto le movimento quanto le stabilitate de tote cosa humana, terrestre o celeste.

De alchimia pre-scientific a chimia scientific

Durante le seculos, iste sapientia empiric oscillava inter arte sacre e practica profane. Illa se preservava, como monstrava le vocabulo chimia del scholasticos in 1356, ma sapientia e practica esseva sovente fragmentate a extremo. A vices, illo se meliorava in le mundo campesine, artisane o miner antes de devenir un scientia experimental, chimia, durante le tertie e quarte decadas del seculo 17.

Como in physica, le auge del pensamento mecanic e del modelamento faceva nascer chimia como scientia experimental e descriptive [15]. Le chimia remaneva esencialmente qualitative e se trovava impedite per le returno incessante de credentias abrogate.

Le alchimistas subsisteva usque 1850. Illes continuava le questia del lapis philosophic e continuava le alchimie in forma esoteric.

Le ruptura inter chimia e alchimia deveniva clarissime in 1722, quando Etienne Geoffroy le Senior, medico e naturalista francese, affermava le impossibilitate del transmutation. Chimia experimental e alchimia differiva ja radicalmente. Le prime esseva de natura scientific, le secunde representava un collection de credentias non scientific.

Le chimia ha facite un enorme progresso con Antoine Lavoisier, qui la promoveva al rango de scientia exacte. Lavoisier remane in historia como ille qui discoperiva le combustion per dioxygeno (1775). Pro le philosophic Thomas Samuel Kuhn, isto es un revolution scientific major, que dava nascita al chimia moderne [16].

Marie-Anne Pierrette Paulze [17] collabora al obra scientific de Lavoisier (su marite), in particular le Tractato Elementar de Chimia (1789) [18],[19],[20]. A partir de 1777 [19], illa deveniva rapidemente un collaboratore indispensabile [21]. Le coppia se levava a 5 hora e laborava in laboratorio de 6 a 9 e de 19 a 21 hora [22],[23]. Su scriptura appareva frequente in le registraturas de laboratorio, miste con illa de Antoine Lavoisier e su colaboradores [24].

Representationes del atomo e del molecula

Sequente Van Helmont, le prime chimistas ja domina le notion de gas, considera le factor del temperatura e poteva explicar summariamente le pression de vapor de un corpo e le mistura miscibile de fluidos. John Dalton esseva le prime que tenta dar un definition moderne del notion de atomo. Le atomo es un particula fundamental o un combination de plure particulas. In 1811, Amedeo Avogadro affirma que le volumen de un gas qualunque a pression e temperatura constante contine le mesme numero de particulas, que ille nomina moleculas integrante o constituente [25].

Le obstination de multe chimistas, como Berzelius, pionero del electrovalentia ab 1812, serviva a reaffirmar le possibilitate de un modelamento tanto mecanic como geometric per medio de un architectura atomica. Auguste Laurent, qui proponeva pro series homologue de moleculas organic un mesme schelete constituite de atomos, esseva denigrate per le maestros de laboratorios [26]. Sed malgrado le influentia del equivalenteistas, le cambio occurre. Iste es portate per le recognition del successo del electrochimia preparative desde Humphry Davy e Michael Faraday e le volentia de correlatar quantitative numero de species chimic e massa de un corpo pur.

Le congresso de Karlsruhe, organisate in 1860 per le amicos de Friedrich August Kekulé von Stradonitz e Charles Adolphe Wurtz, aperiva le via a convention atomicas [27]. Su influentia suscitava le recerca super le classification de elementos, que resultava in particular in le classification periodic de Mendeleïev e Meyer. Illo provocava un renove interesse pro moleculas [28]. Kekulé e Kolbe in chimia organic, Le Bel e van 't Hoff in chimia general e postea Alfred Werner in chimia mineral establiva le bases de representation molecular [29].

Le laboras de Joseph John Thomson, qui discoperiva le electron in 1897, provava que le atomo es constituite de particulas electricemente chargeate. Ernest Rutherford demonstrava con su celebre experientia in 1909 que le atomo es principalmente composte de vacuo, con su nucleo, massive, molto parve e positive, circumdite de un nube electronic. Marie Curie obteneva le Premio Nobel de chimia in 1911 pro su laboras super polonio e radio.[30]

Niels Bohr, precursor del modellamento atomic, affermava in 1913 que le electrones circulava in « orbitas ». Quando James Chadwick discoperiva le neutrones, le theorie quantic fundate al principio del interbellum super le modello rival de Erwin Schrödinger, fortificate per le complementos matricial de Werner Heisenberg, e le refinement theoretic de Wolfgang Pauli ja habeva commenciate. E isto, nonobstante le contestationes ferme e systematic de Albert Einstein. De annos 1930 usque a nostre seculo 21, le mechanica quantic explica le comportamento del atomo e del moleculas.

Le chimia e le identification de compostos chimic in le seculo 20

In le seculo 20, le auge del mesuras physic ha facilitate al chimicos le characterization del compostos con le quales illes laborava. In le passado, le reaction chimic e un numero limitate de technicas physico-chimic esseva le ultime recurso pro detectar o characterisar un molecula. A partir del seculo 20, existe diverse methodos de mesura. Inter illos, le chromatographia, le spectrometria electromagnetic (infrarubie, lumine visible o UV), le massa, e le resonantia magnetic nuclear. Sin esquecer le microscopia electronic e altere analysos per diffraction de radios X o per diffusion de particulas e, in casos de observation controlate super superficies plan, le microscopia per campo de fortia. Tote iste possibilitates permitteva un identification plus facile. Illas sovente offere le possibilitate de remonter al structura geometric del moleculas e lor assemblage, e de saper lor composition isotopic. A vices mesmo de « vider » le molecula per medio del multiplicator instrumental, mover lo o seguir reactiones (photo)chimic in tempore real de durate sempre plus breve. Iste progressos physico-chimic permitteva grande avancementos, specialmente in biochimia, ubi le structuras studiate remane complexe e le reactiones variate.

Principios moderne

Le modello currente del structura atomic es le modello mechanic quantum. Le chimia traditional comencia con le studio del particulas elementari, atomos, moleculas, substantias, metallos, cristallos e altere aggregatos de materia. Le materia pote esser studiate in le estados solide, liquide, gaseose e plasmatic — in isolation o in combination. Le interactiones, reactiones e transformationes studiate in chimia es generalmente le resultato del interactiones inter atomos, conducente a reorganisationes del ligamines chimic que mantene le atomos unite. Tal comportamentos es studiate in un laboratorio chimic.

Le laboratorio chimic, in le imagine stereotypate, usa varie formas de vitro de laboratorio. Totevia, le vitro non es essential al chimia, e multo del chimia experimental (assi como chimia applicate o industrial) es facite sin illo.

Solutiones de substantias in bottelias de reagentias, includente hydroxido de ammonio e acido nitric, illuminate in colores differente.

Un reaction chimic es un transformation de alcun substantias in un o plure substantias differente. Le base de tal transformation chimic es le reorganisation del electrones in le ligamines chimic inter atomos. Illo pote esser representate per un equation chimic, que generalmente involve atomos como subjectos. Le numero de atomos a sinistra e a dextra del equation pro un transformation chimic es equal. (Si le numero de atomos es inequal, on parla de un reaction nuclear o un decadentia radioactive.) Le tipos de reactiones chimic que un substantia pote subire, e le cambios energetic que pote accompaniar los, es regite per certe regulas fundamental, appellate legis chimic.

Le considerationes de energia e entropia es quasi sempre importante in omne studios chimic. Le substantias chimic es classificate secundo lor structura, stato e composition chimic. Illos pote esser analysate per medio del instrumentos del analysi chimic, p.ex. spectroscopia e chromatographia. Le scientistas que se dedica al recerca chimic es appellate chimistas. Le major parte del chimistas se specialisa in un o plure subdisciplinas. Plure conceptos es essential pro le studio del chimia; alcunos de los es:

Materia

In chimia, materia es definite como toto lo que ha massa a reposo e volume (isto es, illo occupa spatio) e es componite de particulas. Le particulas que compone le materia tamben ha massa a reposo — non tote particulas ha massa a reposo, como le photon. Le materia pote esser un substantia chimic pur o un mixtura de plure substantias.

Atomo

Le atomo es le unitate basic de chimia. Illo consiste de un nucleo atomic dense, circumferite per un spatio occupate per un nube electronic. Le nucleo es formate de protones (con carga positive) e neutrones (sin carga), insimul appellate nucleones. Le nube electronic consiste de electrones (con carga negative) que orbita le nucleo. In un atomo neutral, le cargas negative del electrones equilibra le carga positive del protones.

Le nucleo es multo dense: le massa de un nucleone es circa 1.836 vices plus grande que celle de un electrone, ma le radio de un atomo es circa 10.000 vices plus grande que celle de su nucleo.

Le atomo es etiam le plus parve entitate que pote retener le proprietates chimic de un elemento, como le electronegativitate, le potential de ionisation, le statos de oxidation preferite, le numero de coordination, e le typos preferite de ligamines (como metallic, ionic, o covalente).

Elemento

Un elemento chimic es un substantia pur componite de un sol typo de atomo, characterisate per su numero de protones in le nucleo (appellate numero atomic, symbolisate per Z). Le numero de massa es le summa del protones e neutrones in le nucleo.

Omne atomos de un elemento ha le mesme numero atomic, ma non necessariemente le mesme numero de massa: on appella isotopos le variantes con differente numero de neutrones. Per exemplo, omne atomos con 6 protones es carbono, ma il existe isotopos con numero de massa 12 o 13.

Le presentation standard del elementos chimic es le tabella periodic, ordinate per numero atomic. Le tabella es arrangiate in gruppos (columnas) e periodos (rangos) e es utile pro identificar tendencias periodical.

Composito

Un composito es un substantia chimic pur componite de plure elementos. Su proprietates es multo differente de illos del elementos que lo compone.

Le nomenclatura standard del compositos es fixate per le Union International de Chimia Pura e Applicate (IUPAC). Le compositos organic es nominate secundo le systema de nomenclatura organic, e le compositos inorganic secundo le systema inorganic.

Quando un composito ha plure componentes, illos es generalmente dividite in electropositive e electronegative. Le Chemical Abstracts Service (CAS) ha developpate un systema de registration pro substantias chimic, e cata substantia es identificate per un numero de registro CAS.

Molecula

Un molecula es le plus parve portion indivisibile de un substantia chimic pur que retiene su proprietates chimic, isto es, su potentia de participar in rectiones chimic.

Le definition es aplicabile solmente a substantias que consiste de moleculas. Moleculas es tipicamente un gruppo de atomos unite per ligamines covalente, formante structuras electricamente neutral ubi tote le electrones de valencia es paire.

Si le molecula ha carga electric, on parla de ion molecular o ion polyatomic, ma iste entitates es sol normalmente considerate moleculas in stato isolate (como in un spectrometro de massa). Iones in solidos (como sulfato o nitrato) non es generalmente considerate moleculas.

Alcun moleculas ha electrones non paire, lo que face los radicales. Le plus parte del radicales es reactive, ma alcunos, como le oxide nitric (NO), pote esser stabile.

Le elementos nobil (helium, neon, argon, krypton, xenon, radon) existe como atomos isolate, ma altere elementos forma moleculas o reticulos atomic. Substantias ben cognoscite como aqua, aer, alcoholes, et cetera, consiste de moleculas identificabile.

Totevia, non tote substantias ha moleculas discrete. Le majoritate del substancias solide del crustas e interiores del Terra (como sal, metallo, quarz) es compostos ionic o reticulos atomic, sin moleculas isolabile. Illos es describite per unitates formula o cellulas unitari.

Un characteristica essential de un molecula es su geometria (o structura). Pro moleculas polyatomic, le structura ha un rolo clave in determinar su proprietates.

Substantia e mixtura

Un substantia chimic es un typo de materia con composition e proprietates fixate. Un collection de plure substantias forma un mixtura. Exemples include le aer e le legas (mixturas de metallo).

Mole e quantitate de substantia

Le mole es un unitate de mesura pro quantitate de substantia. Un mole contine exactemente 6.02214076×10²³ particulas (atomos, moleculas, ion o electrones) — isto es le constante de Avogadro.

Le concentration molar es le quantitate de substantia per unitate de volumen de solution, e es usualmente exprimite in mol/dm³.

Phase

In addition al proprietates chimic specific que distingue le differentes classificationes chimic, le substantias pote exister in plure phases. In general, le classificationes chimic es independente del classificationes de phase (como solide, liquide, gas, etc.), ma alcun phases exotic pote esser incompatibile con certe proprietates chimic.

Un phase es un stato (o gruppo de statos) de un systema chimic que presenta proprietates structural similar in grande scala (como densitate, indice de refraction, etc.), in un certo intervallo de conditiones, como temperatura e pression.

Le proprietates physic, como le densitate o le indice de refraction, typicamente cader in valores caracteristic del phase. Le phase de materia es definite per su transition de phase, durante le qual le energia addite o removite del systema servi pro reorganisar le structura intern del systema, in loco de solmente cambiar su conditiones externe.

Inter le phases, le transition non es sempre net o discrete. A vices, le differentia inter duo phases pote esser continuative — in tal caso, le materia es considerate in un stato supercritic. Quando tres phases coexiste sub conditiones specific, on parla del puncto triple, un stato invariant usate como referentia pro definitiones precise de conditiones.

Le exemplos le plus cognoscite de phases es:

• Solide
• Liquide
• Gaseose

Plure substantias ha phases solide multiple. Per exemplo, le ferro ha tres phases solide (alfa, gamma, delta), dependente del temperatura e del pression. Le differentia principal inter iste phases es le structura cristallin, o le arrangemento del atomos.

Un altere phase importante in chimia es le phase aqueous — isto es, le stato de substancias dissolvite in solution aquaose (in aqua).

Phases minus cognoscite include:

• Le plasma
• Le condensatos de Bose-Einstein
• Le condensatos fermionic
• Le phases paramagnetic e ferromagnetic del materiales magnetic

Durante que le phases classic se refere a systemas tridimensional, on pote definir etiam analogos in duo dimensiones, un campo de studio relevante pro systemas biologic moderne.

Ligatura chimic

Le atomos que se uni in moleculas o crystallos es considerate como ligate le un al altere. Un ligatura chimic pote esser visualisate como un equilibrio multipolar inter le charges positive del nuclei e le charges negative que oscilla circa illos. Non es solmente un question de attraction e repulsion: le energias e le distributiones electronic characterisa le disponibilitate de un electron pro ligar se a un altere atomo.

Le ligatura chimic pote esser un ligatura covalente, un ligatura ionic, un ligatura de hydrogeno, o resultante del fortias de Van der Waals. Cata uno de iste typos de ligatura es associate a un potential specific. Iste potentias crea le interactiones que retine le atomos in moleculas o in structuras crystallin.

In multe compuestos simple, le theoria del ligatura de valentie, le modelo VSEPR (Repulsion del Pares Electronic del Strato de Valentia), e le concepto de numero de oxidation pote esser usate pro explicar le structura e composition molecular.

Ligatura ionic

Un ligatura ionic se forma quando un metallo perde un o plure electrones, deveniente un cation con carga positive, e iste electrones es ganiate per un atomo non-metallic, deveniente un anion con carga negative. Le duo iones con cargas opposte se attrahen, e le ligatura ionic es le fortia electrostatic de attraction inter illos.

Exemplo: Le sodio (Na), un metallo, perde un electron e deveni un cation Na⁺, durante que le chlor (Cl), un non-metallo, gani iste electron e deveni un anion Cl⁻. Le duo iones es ligate per attraction electrostatic, formando le composto chloruro de sodio (NaCl), que es le sal de tabula.

Ligatura covalente

In un ligatura covalente, un o plure pares de electrones de valentia es compartite inter duo atomos: le resultato es un gruppo electricamente neutral de atomos ligate, appellate un molecula.

Le atomos compartira electrones de tal maniera que cata uno attinge un configuration electronic simile a celle del gasos nobile (normalmente octo electrones in le strato externe). Iste principio es appellate le regula del octeto.

Exceptiones existe: elementos como le hydrogeno e le lithio require solmente duo electrones in lor strato externe pro attinger le configuration stabil del helium — isto es appellate le regula del duetto.

Similemente, theorias del physica classic pote predicer multe structuras ionic. Pro compuestos plus complexe, como le complexos metallic, le theoria del ligatura de valentie es minus applicabile, e approches alternative, tal como le theoria del orbitales molecular, es generalmente usate.

Energia

In le contexto del chimia, energia es un attributo de un substantia como consequentia de su structura atomic, molecular, o de su stato aggregative. Pois que un transformation chimic es accompagnate per un cambio in un o plure de iste structuras, illo es inevitabilemente associate con un augmentation o reduction del energia del substantias implicate. Un parte del energia es transferite inter le ambiente e le reactantes del reaction in forma de calor o lumine; assi, le productos de un reaction pote haber plus o minus energia que le reactantes.

Un reaction es appellate exergonic si le stato final ha un nivello de energia inferior al stato initial; in le caso de reactiones endergonic, le situation es le reverso. Un reaction es appellate exothermic si le reaction libera calor al ambiente; in le caso de reactiones endothermic, le reaction absorbe calor del ambiente.

Le reactiones chimic es invariablemente impossibile a minus que le reactantes supera un barriera energetic cognoscite como le energia de activation. Le velocitate de un reaction chimic (a un date temperatura T) es associate con le energia de activation E, per le factor de population de Boltzmann:

  e^(−E/kT)

isto representa le probabilitate que un molecula ha energia equal o major que E a un data temperatura T. Iste dependentia exponential del velocitate del reaction al temperatura es appellate le equation de Arrhenius. Le energia de activation necessari pro un reaction chimic pote venir in forma de calor, lumine, electricitate, o fortia mechanica (como ultrasono).[31]

Un concepto associate es le energia libere, que incorpora considerantias de entropia, e es un medio multo utile pro predicer le possibilitate de un reaction e pro determinar le stato de equilibrio de un reaction chimic, in le campo del thermodynamica chimic. Un reaction es possibile solmente si le variation total del energia libere de Gibbs es negative:

  ΔG ≤ 0

si ΔG = 0, le reaction chimic es considerate como in equilibrio.

Existe solmente un numero limitate de nivellos energetic possibile pro electrones, atomos e moleculas. Iste nivellos es determinate per le reglas del mechanica quantic, que require le quantisation del energia in un systema ligate. Le atomos o moleculas in un stato energetic superior es appellate excitate. Substantias in tal stato es sovente multo plus reactive, o sia, plus promptemente subjecte a reactiones chimic.

Le phase de un substantia es sempre determinate per su energia e le energia de su ambiente. Quando le fortias intermolecular es tal que le energia ambiental non suffice pro superar los, le substantia se trova in un stato plus ordinate, como le liquido o le solido — como in le caso del aqua (H₂O), que es un liquido a temperatura ambiente proque su moleculas es ligate per ligaturas de hydrogeno. In contrasto, le sulfuro de hydrogeno (H₂S) es un gas in conditiones standard, proque su interactiones es basate super fortias dipolar plus debile.

Le transferentia de energia ab un substantia chimic a un altere depende del quantitate de energia (quantas energetic) emittite per un substantia. Totevia, le calor es frequentemente plus facilmente transferite inter substantias, proque le phonones (responsabile pro le nivellos vibratori e rotatori) ha menos energia que le photones associate con le transferentia electronic. Assi, proque le nivellos energetic vibratori e rotatori es plus proxime inter se que le electronic, le calor se transfere plus facilemente que lumine o energia electronic.

Le existentia de nivellos energetic characteristic pro substantias chimic specific es utile pro le identification de illos per le analysi de lineas spectral. Differente typos de spectros es usate in le spectroscopia chimic, p.ex. IR, microonde, RMN (resonantia magnetic nuclear), ESR, etc. Spectroscopia es etiam usate pro identificar le composition de objectos distante, como stellas e galaxias, per le analysi de lor spectros de radiation.

Spectro de emission del ferro Le termino energia chimic es sovente usate pro indicar le potential de un substantia pro undergoer un transformation per reactiones chimic, o pro transformar altere substantias.

Reaction

Durante le reactiones chimic, ligamines inter atomos se rompe e se forma de novo, resultante in nove substantias con proprietates differente. In un furnace de fusion, le oxido de ferro, un composto, reage con le monoxydo de carbonio pro formar ferro (un elemento chimic) e dioxido de carbonio.

Quando un substantia chimic es transformate como resultato de su interaction con un altere substantia, o con energia, on dice que un reaction chimic ha occurite. Un reaction chimic es dunque un concepto associate con le “reaction” de un substantia quando illo entra in contacto proxime con un altere, que sia in forma de mixtura o solution, o per exposition a un forma de energia, o ambes. Isto produce un exchango de energia inter le componentes del reaction, e sovente etiam con le ambiente del systema, que pote esser vasos specialmente designate, sovente de vitro de laboratorio.

Le reactiones chimic pote resultar in le formation o dissociation de moleculas – illo es, le ruptura de moleculas pro formar duo o plus nove moleculas, o le rearrangemento de atomos intra o inter moleculas. Reactiones chimic involve usualmente le formation o ruptura de ligamines chimic. Oxidation, reduction, dissociation, neutralisation acido–base, e rearrangemento molecular es exemplos commun de reactiones chimic.

Un reaction chimic pote esser representate symbolicamente per un equation chimic. In un reaction chimic non-nuclear, le numero e le typo de atomos a ambe lateres del equation es equal; in le caso de un reaction nuclear, isto es ver solmente pro le particulas nuclear, como protones e neutrones.[33]

Le serie de passos in le qual le reorganisation del ligamines chimic pote occurrer durante le curso de un reaction chimic es appellate su mecanismo. Un reaction chimic pote occurrer in plure passos successive, cata un con su proprie velocitate. Assi, multe intermediaros reactional con stabilitate variabile pote apparer durante le reaction. Le mecanismos de reaction es proponite pro explicar le kinetica e le composition relative del productos. Plure chimistas physic se specialisa in explorar e describer le mecanismos de diverse reactiones chimic. Divers regulas empirical, como le regulas de Woodward–Hoffmann, es utile pro iste scopo.

Secundo le libro auro de IUPAC, un reaction chimic es “un processo que resulta in le interconversion de species chimic.”[34] Secundo iste definition, un reaction chimic pote esser un reaction elementari o un reaction in passos successive. Un reservation additional es que le definition include le casos ubi le interconversion de conformeros es observabile experimentalmente. Tal reactiones detectabile involve normalmente insimules de entitates molecular, ma il es conceptualemente convenibile usar le termino anque pro cambios que involve solmente un entitate molecular (i.e. “eventos chimic microscopic”).

Iones e sales

Un ione es un specie cargate – un atomo o molecula – que ha perdite o ganate un o plure electrones. Quando un atomo perde un electron e ha plus protones que electrone, il deveni un ione positive, appellate un cation. Quando un atomo gani un electron e ha plus electrones que protones, il deveni un ione negative, appellate un anion.

Cationes e aniones pote formar un reticulato crystallin de un sale neutral, como in le caso del iones Na⁺ e Cl⁻ que forma chloruro de sodium (NaCl). Exemplos de iones polyatomic que non se disintegra durante le reactiones acido–base es hydroxido (OH⁻) e phosphato (PO₄³⁻).

Le plasma es componite de materia gaseose que ha essite completemente ionisate, usualmente per alte temperaturas.

Aciditate e basicitate

Un substantia pote sovente esser classify como un acido o un base. Il ha plure theorias pro explicar le comportamento acido–base.

Secundo le theoria de Arrhenius, un acido es un substantia que produce iones hydronium (H₃O⁺) quando dissolvite in aqua, e un base es un substantia que produce iones hydroxido (OH⁻).

Secundo le theoria de Brønsted–Lowry, un acido es un donator de ion hydrogeno (proton), e un base es un receptor de proton.

In le theoria de Lewis, un acido es un substantia que pote acceptar un par de electrones, e un base es un substantia que pote fornir un par de electrones pro formar un nove ligamine.

Il ha etiam altere theorias pro definir lo que es un acido o un base, como on vide in le historia de iste concepto.[35]

Le fortia de un acido pote esser mesurate in duo manieras:

• Le pH, un scala logarithmic negative que mesura le concentration de iones hydronium in solution – un pH basse indica un solution plus acide.
• Le constante de dissociation acide (Ka), que mesura le inclination de un substantia a donar protones (secundo Brønsted–Lowry). Substantias con un alte Ka es plus forte como acidos.

Redox

Le reactiones redox (reduction–oxidation) include omne reactiones chimic ubi le stato de oxidation de atomos cambia per:

• Reduction: le atomo gani electrones.
• Oxidation: le atomo perde electrones.

Un substantia que pote oxidar alteres es appellate un agente oxidante (oxidante), e illo remove electrones de altere substantias.

Un substantia que pote reducer alteres es appellate un agente reductive (reductante), e illo da electrones a alteres.

Un reductante es oxydate mesme, e es anque appellate un donator de electrones. Le oxidation e reduction es propriemente definite como un augmentation (pro oxidation) o reduction (pro reduction) del numero de oxidation, e non necessita sempre un transfer direct de electrones.

Equilibrio

Le concepto de equilibrio es central in chimia e appare quando plure statos chimic possibile coexiste – per exemplo, in un mixtura de plure compostos chimic interagente, o quando un substantia pote exister in plure phases.

Un systema in equilibrio chimic non es static, ma dynamic – le molecules continua reagente inter se, ma le composition chimic non cambia con le tempore.

Equilibrio significa que certe parametros como le composition, concentrationes o pressiones remane constant in tempore, ben que le reactiones continua.

Leges chimic

Le reactiones chimic es governate per certe leges fundamental que constitue le base del chimia. Alcunes de iste leges es:

• Lege de Avogadro
• Lege de Beer–Lambert
• Lege de Boyle (1662, relacionante pression e volumine)
• Lege de Charles (1787, relacionante volumine e temperatura)
• Leges de diffusion de Fick
• Lege de Gay-Lussac (1809, pression e temperatura)
• Principio de Le Chatelier
• Lege de Henry
• Lege de Hess
• Lege de conservation del energia, que conduce a conceptos como thermodynamica, equilibrio e kinetica.
• Lege de conservation del massa, que es valide in systemas isolate. In physica moderne, per le equivalentia massa–energia de relativitate, quando energia (calor, lumine, energia kinetic) es removite de un systema non-isolate, un quantitate de massa es etiam perdite. Isto deveni significative in chimia nuclear.

Practica

In le practica del chimia, le chimia pure es le studio del principios fundamental del chimia, durante que le chimia applicate applica iste cognoscentia pro disveloppar technologia e solver problemas real del mundo.

Subdisciplinas

Le chimia generalmente es dividite in plure major subdisciplinas. Il ha anque plure campos interdisciplinar e plus specialisate del chimia.[75]

Chimia analytic es le analyse de campiones material pro comprender lor composition e structura chimic. Chimia analytical incorpora methodos experimental standardisate in chimia. Iste methodos pote esser usate in omne subdisciplinas del chimia, excepto le chimia puramente theoretic.[76]

In chimia analytic, le spectroscopia studia le interactiones inter radiamento electromagnetic (lumine) e materia.[77] Un spectrophotometro es un machina usate pro mesurar le effecto del lumine super materia. Le modello illustrate es le Beckman DU-640.

Biochimia es le studio del substancias chimic, reactiones chimic e interactiones que occurre a nivello molecular in organismos vivente. Biochimia es altamente interdisciplinar, includente chimia medicinal, neurochimia, biologia molecular, forense, scientia vegetal e genetica.[78]

Chimia inorganic es le studio del proprietates e reactiones del compostos inorganic, como metales e minerales.[79] Le distinction inter chimia organic e inorganic non es absolut e il ha multo in commun, specialmente in le subdisciplina de chimia organometallic.

Le catalysator de Kaminsky es un complex organometallic con centros de metal zirconio o hafnio. Dependente del position del ligantes cyclopentadien del catalysator, il pote producer polypropylenos con different tacticitates.^[7] 1 crea polypropylene atactic, que es suave e amorphose con un composition liber fluxante. 2 crea polypropylene isotactic, que es dure e usate in recipientes plastic reusabile. 3 crea polypropylene syndiotactic, que es gomose e semi-cristallin.^[8]

Chimia del materiales es le preparation, characterization e comprension del componentes o apparellos in stato solide con un function utile presente o futur.[82] Iste campo es un nove amplexion de studio in programas de graduate, e integra elementos de tote le areas classic del chimia como chimia organica, inorganica e cristalographia con foco in questiones fundamental unique al materiales. Le systemas principal de studio include chimia del fases condensate (solidos, liquidos, polymeros) e interfaces inter differentes fases.

Neurochimia es le studio del neurochimicas; includente transmittores, peptides, proteinas, lipidos, sugars, e acids nucleic; lor interactiones e lor rolos in formar, mantener e modificar le systema nervose.

Chimia nuclear es le studio de como particulas subatomic se congrega e forma nucleos. Le transmutation moderne es un grande parte del chimia nuclear, e le tabula de nuclidos es un resultato e instrumento importante pro iste campo. In additio al applicationes medical, chimia nuclear comprende le ingenieria nuclear que explora le uso de fontes nuclear pro generar energia.[83][84]

Le Little Boy es un bomba atomic que usa un reaction de fission del uranium-235.^[9] Tirante uranium subcritice in un altere massa subcritice dentro del bomba, creando un massa supercritice, un reaction nuclear auto-sustentante comencia. Illo generava un forza explosive de plus de 15,000 tonnas equivalent TNT.

Chimia organic es le studio del structura, proprietates, composition, mechanismos e reactiones del compostos organic. Un composito organic es definite como omne composito basate sur un scheleto de carbonio. Compostos organica pote esser classifycate, organisate e comprehendite in reactiones per lor grupos functional, unitates atomic o molecular que monstra proprietates chimic caracteristic in un composito.[86]

Le 4-Hydroxybutanal es un composito organic con un grupo functional aldehyde (a dextra) e un grupo functional alcohol (a sinistra).

Chimia physic es le studio del base physic e fundamental del systemas e processus chimic. Specialmente, le energetica e dynamica de tal systemas e processus interessa le chimicos physic. Areas importante de studio include thermodynamica chimic, kinetica chimic, electrochimia, mechanica statistic, spectroscopia, e recentemente astrochimia. Chimia physic ha grande overlap con physica molecular. Chimia physic involve le uso de calculo infinitesimal in derivar equitationes. Illo es generalmente associate con chimia quantic e chimia theoretic. Chimia physic es un disciplina distincte de physica chimic, ma ancora ha forte overlap.

Chimia theoric es le studio del chimia per medio de rationamento theoric fundamental (usual in mathematica o physica). Le application particular del mechanica quantic al chimia es appellate chimia quantic. Desde le fin del Secunde Guerra Mundial, le disveloppamento del computatores ha permitte un disveloppamento systematic del chimia computational, que es l’arte de disveloppar e applicar programas de computator pro solver problemas chimic. Chimia theoretic ha grande union con physica del materia condensate (theoric e experimental) e physica molecular.

Le Conferentia Solvay de 1927 includeva scientistas fundamental al campo del chimia theoretic e physica. Iste conferentia discuteva electrones e photon.

Altere subdivisiones include electrochimia, femtochimia, chimia del sapores, chimia del fluxe, immunohistochimia, chimia de hydrogenation, chimia mathematic, mechanica molecular, chimia del productos natural, chimia organometallic, petroquimia, fotochimia, chimia organica physic, chimia de polymeros, radiochimia, sonochimia, chimia supramolecular, chimia synthetica, e multe altere.

Interdisciplinaritate

Campos interdisciplinar include agrochimia, astrochimia (e cosmochemistry), chimia atmospheric, ingenieria chimic, biologia chimic, chemo-informatica, chimia ambiental, geochimia, chimia verde, immunochimia, chimia marine, scientia del materiales, mechanochimia, chimia medicinal, biologia molecular, nanotecnologia, oenologia, pharmacologia, fitochimia, chimia del stato solide, scientia del superficies, termochimia, e multe altere.

Industria

Le industria chimic representa un importante activitate economic globalmente. Le 50 plus grande productores chimic del mundo in 2013 habeva venditas total de US$980.5 millardos con un margine de profitto de 10.3%.[87]

Societates professional

• American Chemical Society
• American Society for Neurochemistry
• Chemical Institute of Canada
• Chemical Society of Peru
• International Union of Pure and Applied Chemistry
• Royal Australian Chemical Institute
• Royal Netherlands Chemical Society
• Royal Society of Chemistry
• Society of Chemical Industry
• World Association of Theoretical and Computational Chemists

Conceptos

acido — amphotero — base — chiralitate — complexo activate — composito — dissolution — equation chimic — ligamento — elemento — energia de activation — energia de ligamento — stereochimia — hybridation — hydrolyse — mol — molecularitate — ordine de reaction — oxydante — pesos atomic — pH — potential de electrodo — reductor — resonantia — series de potential — solubilitate

Vide etiam

• Formula chimia
• Reaction chimic
• Composito chimic
• Tabella periodic del elementos
• Proprietates periodic
• Premio Nobel pro Chimia