Хімія, енциклопедія Навколосвіт
ХІМІЯ, наука про хімічні елементи, їх з'єднаннях і перетвореннях, що відбуваються в результаті хімічних реакцій. Вона вивчає, з яких речовин складається той чи інший предмет; чому і як іржавіє залізо, і чому олово не іржавіє; що відбувається з їжею в організмі; чому розчин солі проводить електричний струм, а розчин цукру - немає; чому одні хімічні зміни відбуваються швидко, а інші - повільно. Головне завдання хімії - з'ясування природи речовини, головний підхід до вирішення цього завдання - розкладання речовини на більш прості компоненти і синтез нових речовин. Використовуючи цей підхід, хіміки навчилися відтворювати безліч природних хімічних субстанцій та створювати матеріали, яких не існує в природі. На хімічних підприємствах вугілля, нафта, руди, вода, кисень повітря перетворюються в миючі засоби та барвники, пластики і полімери, ліки і металеві сплави, добрива, гербіциди та інсектициди і т.д. Живий організм теж можна розглядати як складний хімічний завод, на якому тисячі речовин вступають в точно відрегульовані хімічні реакції.
ЕЛЕМЕНТИ І СПОЛУКИ
Дослідження складного речовини починається зі спроб розкласти його на більш прості. Найпростіша форма матерії, в якій зберігається певна сукупність фізичних і хімічних властивостей, називається хімічним елементом. Хімічні елементи - це частинки речовини, що представляють собою сукупність атомів з однаковим зарядом ядра. Водень, кисень, хлор, натрій, залізо - все це елементи. Елемент не можна розкласти на простіші складові звичайними методами: за допомогою тепла, світла, електрики або під дією іншого речовини. Для цього потрібні колосальна кількість енергії, спеціальне обладнання (наприклад, прискорювач частинок) або високі температури, які можна порівняти з температурами в надрах Сонця. З 109 відомих елементів в природі існує дев'яносто дві елемента, інші отримані штучно. Всі вони систематизовані в періодичній таблиці елементів, де кожному елементу відповідає свій порядковий номер, званий атомним номером (див. ЕЛЕМЕНТИ ХІМІЧНІ; ПЕРІОДИЧНА СИСТЕМА ЕЛЕМЕНТІВ). У табл. 1 перераховані перші 103 елемента в алфавітному порядку. З цього обмеженого набору елементів і складаються мільйони хімічних речовин.
Таблиця 1. АТОМНІ МАСИ ЕЛЕМЕНТІВ
1) У розрахунку на атомну масу ізотопу вуглецю 12С, рівну 12,0000. В круглих дужках вказано масове число найбільш довгоживучих нуклида.
2) Див. Також АТОМНА МАСА.
з'єднання
Елементи, з'єднуючись один з одним, утворюють складні речовини - хімічні сполуки. Сіль, вода, іржа, каучук - це приклади сполук. З'єднання складається з елементів, але зазвичай за своїми властивостями і зовнішнім виглядом не нагадує ні однієї з них. Так, іржа утворюється при взаємодії газу - кисню з металом - залізом, а сировиною для отримання багатьох волокон служать вугілля, вода і повітря. Саме індивідуальність властивостей - одна з рис, що відрізняють з'єднання від простої суміші. Інша, і найбільш важлива, характеристика з'єднання полягає в тому, що елементи завжди з'єднуються між собою в певних масових співвідношеннях. Наприклад, вода складається з 2,016 масових частин водню і 16,000 масових частин кисню. Масове співвідношення між воднем і киснем в водах Волги і льодах Антарктики однаково і дорівнює 1: 8. Іншими словами, кожне хімічна сполука має цілком певний склад, тобто завжди містить одні й ті ж елементи в одних і тих же масових співвідношеннях. Це один з основних хімічних законів - закон сталості складу.
Багато елементів утворюють кілька з'єднань. Так, крім води відомо ще одне з'єднання водню і кисню - пероксид водню, який складається з 2,016 частин водню і 32 частин кисню. Тут водень і кисень знаходяться в масовому співвідношенні 1:16, що рівно вдвічі відрізняється від їх співвідношення у воді. Цей приклад ілюструє закон кратних співвідношень: якщо два елементи утворюють між собою кілька з'єднань, то масові кількості одного елемента, що з'єднуються з одним і тим же масовим кількістю іншого, відносяться між собою як невеликі цілі числа.