شیمی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
فارسیEnglish
شیمی مطالعهٔ ساختار، خواص، ترکیبات، و تغییر شکل مواد است.

شیمی یکی از دانش‌های بنیادین است که به مطالعه و بررسی ساختار، خواص، ترکیبات، و دگرگونی ماده می‌پردازد. گسترهٔ زیاد این دانش باعث شده‌است تا تعریف یکپارچه برای آن مشکل گردد.

واژه‌شناسی[ویرایش]

واژهٔ شیمی از کیمیا که نام یکی از علوم پنجگانه خفیه در دوران کهن است، اقتباس شده‌است. در زبان مصری باستان، کیمیا از واژهٔ خامه یا خَمِه به معنای زمینِ سیاه برگرفته شده‌است. پس از تسلط ایرانیان بر مصر در ۵۲۰ پیش از میلاد، این واژه به صورت کیمیا به شرق آمده‌است و پس از تسلط یونانیان در ۳۳۰ پیش از میلاد به صورت خومِیا (به یونانی: χυμεία) در یونانی نیز وارد گردیده‌است. در دوران تسلط خلافت اسلامی در خاور میانه، به صورت الکیمیاء درآمده است و با جنگ‌های صلیبی به صورت الشمی(به انگلیسی: Alchemy) مجدداً است. در زبان فارسی، شیمی یک ترانویسی از برابر فرانسوی است و نخستین بار در سال ۱۸۳۱ توسط میرزا صالح شیرازی در یک رسالهٔ علوم طبیعی که خود وی مرقوم داشته بود به‌کار برده شد که بعدها در مدرسهٔ دارالفنون با عنوان رسالهٔ طبیعیات تدریس می‌گردید.

پیشینه[ویرایش]

دموکریت، مهم‌ترین شارح و بسط‌دهندهٔ افکار لئوکیپوس دربارهٔ اتم‌گرایی بود.
جابر بن حیان، او را «پدر علم شیمی» نامیده‌اند و اولین کسی است که به علم شیمی شهرت و آوازه بخشید.

کوشش‌های نخستین بشر برای فهمیدن طبیعت مواد و بیان چگونگی دگرگونی آن‌ها ناموفق بود. اندک اندک کوشش‌ها برای تبدیل مواد کم ارزش، به مواد ارزشمندی چون زر و سیم، منجر به پیدایی دانش کیمیا گردید. هر چند در ظاهر دانش کیمیا به خواست اصلی خود نرسید، اما دستاوردهای کیمیاگران در این راه به اندوخته گرانبهایی تبدیل شد که پایه‌گذار شیمی مدرن گردید.[۱]

شیمی به عنوان علم[ویرایش]

آنتوان لاووازیه به عنوان پدر شیمی نوین شناخته می‌شود.".[۲]
دمیتری مندلیفدر جدول تناوبی خود ۷ عنصر جدید را پیش بینی کرد،[۳] و ۶۰ عنصر را در جای درست قرار داده بود.[۴]

نظریه اتمی پایه و اساس علم شیمی است. این تئوری بیان می‌دارد که تمام مواد از واحدهای بسیار کوچکی به نام اتم تشکیل شده‌اند. یکی از اصول و قوانینی که در مطرح شدن شیمی به عنوان یک علم تأثیر به‌سزایی داشته، اصل بقای جرم است. این قانون بیان می‌کند که در طول انجام یک واکنش شیمیایی معمولی، مقدار ماده تغییر نمی‌کند. (امروزه فیزیک مدرن ثابت کرده که در واقع این انرژی است که بدون تغییر می‌ماند و همچنین انرژی و جرم با یکدیگر رابطه دارند)

این مطلب به طور ساده به این معنی است که اگر ده‌هزار اتم داشته باشیم و مقدار زیادی واکنش شیمیایی انجام پذیرد، در پایان ما همچنان بطور دقیق ده‌هزار اتم خواهیم داشت. اگر انرژی از دست رفته یا به‌دست‌آمده را مد نظر قرار دهیم، مقدار جرم نیز تغییر نمی‌کند. شیمی کنش و واکنش میان اتم‌ها را به تنهایی یا در بیشتر موارد به‌همراه دیگر اتم‌ها و به‌صورت یون یا مولکول (ترکیب) بررسی می‌کند.

این اتم‌ها اغلب با اتم‌های دیگر واکنش‌هایی را انجام می‌دهند. (برای نمونه زمانی‌که آتش چوب را می‌سوزاند واکنشی است بین اتم‌های اکسیژن موجود در هوا و مواد آلی چوب؛ که نور بر روی مواد شیمیایی فیلم عکاسی ایجاد می‌کند شکل می‌گیرد)

یکی از یافته‌های بنیادین و جالب دانش شیمی این بوده‌است که اتم‌ها روی‌هم‌رفته همیشه به نسبت برابر با یکدیگر ترکیب می‌شوند. سیلیس دارای ساختمانی است که نسبت اتم‌های سیلیسیوم به اکسیژن در آن یک به دو است. امروزه ثابت شده‌است که استثناهایی در زمینهٔ قانون نسبت‌های معین وجود دارد(مواد غیر استوکیومتری).

یکی دیگر از یافته‌های کلیدی شیمی این بود که زمانی که یک واکنش شیمیایی مشخص رخ می‌دهد، مقدار انرژی که بدست می‌آید یا از دست می‌رود همواره یکسان است. این امر ما را به مفاهیم مهمی مانند تعادل، ترمودینامیک و سینتیک شیمیایی می‌رساند.

شیمی فیزیک بر پایهٔ فیزیک پیشرفته (مدرن) بنا شده‌است. اصولاً می‌توان تمام سیستم‌های شیمیایی را با استفاده از تئوری مکانیک کوانتوم شرح داد. این تئوری از لحاظ ریاضی پیچیده بوده و عمیقاً شهودی است. به هر حال در عمل و بطور واقعی تنها بررسی سیستم‌های سادهٔ شیمیایی قابل بررسی با مفاهیم مکانیکی کوانتوم امکان‌پذیر است و در اکثر مواقع باید از تقریب استفاده کرد (مانند تئوری کاری دانسیته). بنابراین درک کامل مکانیک کوانتوم برای تمامی مباحث شیمی کاربرد ندارد؛ زیرا نتایج مهم این تئوری (بخصوص اربیتال اتمی) با استفاده از مفاهیم ساده‌تری قابل درک و به‌کارگیری هستند.

با اینکه در بسیاری موارد ممکن است مکانیک کوانتوم نادیده گرفته شود، اما از مفهوم اساسی آن، یعنی کوانتومی کردن انرژی، نمی‌توان صرف نظر کرد. شیمی‌دان‌ها برای بکارگیری کلیه روش‌های طیف نمایی به آثار و نتایج کوانتوم وابسته‌اند. علم فیزیک هم ممکن است مورد بی‌توجهی واقع شود، اما به هر حال برآیند نهایی آن (مانند رزونانس مغناطیسی هسته‌ای) پژوهیده و مطالعه می‌شود.

یکی دیگر از تئوری‌های اصلی فیزیک مدرن که نباید نادیده گرفته شود نظریه نسبیت است. این نظریه که از دیدگاه ریاضی پیچیده‌است، شرح کامل فیزیکی علم شیمی است. مفاهیم نسبیتی تنها در برخی از محاسبات خیلی دقیق ساختمان هسته، به‌ویژه در عناصر سنگین‌تر، کاربرد دارند و در عمل تقریباً با شیمی پیوند ندارند.

ساختار شیمیایی[ویرایش]

آزمایشگاه، مؤسسه بیوشیمی، دانشگاه کلن در آلمان.

ساختار شیمیایی شامل هندسهٔ مولکولی، ساختار الکترونی و ساختار کریستالی مولکول است. هندسه مولکولی اشاره به آرایش فضایی اتم‌ها در یک مولکول و نحوهٔ چیدمان پیوندهای شیمیایی اتم‌ها باهم می‌باشد. هندسهٔ مولکولی می‌تواند بسیار ساده باشد، مانند اکسیژن دواتمی یا مولکول‌های نیتروژن، یا بسیار پیچیده باشد مانند پروتئین‌ها یا مولکول دی‌ان‌ای. هندسه مولکولی را می‌توان تقریباً با استفاده از یک فرمول ساختاری نشان داد. ساختار الکترونی توصیف اشغال اوربیتال‌های مولکولی یک مولکول توسط الکترون‌ها است. نظریهٔ ساختار شیمیایی در دهه‌های ۱۸۵۰ و ۱۸۶۰ توسط شیمی‌دان‌های مختلف، از جمله فریدریش آگوست ککیوله، آرچیبالد اسکات کوپر و الکساندر بوتلروف توسعه داده شد. این شیمیدانان نشان دادند که ترکیبات شیمیایی از گروه‌های فرعی و گروه‌های عاملی تشکیل شده‌اند، اما ساختار با نظم مشخصی بر اساس ظرفیت ظرفیت شیمیایی اتم‌ها شکل گرفته‌اند.

اصول شیمی مدرن[ویرایش]

ماده[ویرایش]

ماده به طور کلی تمام آن چیزی است که اشیاء فیزیکی شامل آن می‌شوند. تا پیش از سدهٔ بیستم میلادی، اصطلاح ماده شامل مادهٔ معمولی تشکیل شده از اتم‌ها بود و دیگر پدیده‌های انرژی مانند نور یا صدا را در بر نمی‌گرفت. این مفهوم از ماده، اکنون به هر گونه چیزی که دارای جرم، حتی در حالت سکون، گسترش یافته ولی این تعریف‌ها نارسا است زیرا جرم یک شیء خود می‌تواند در نتیجهٔ حرکت و تعامل انرژی‌های (احتمالاً بدون جرم) بوجود آید. همهٔ چیزهایی را که در زندگی روزمره می‌توانیم لمس کنیم از اتم‌ها تشکیل شده‌اند. این ماده‌های ساخته شده از اتم‌ها، که آن‌ها هم به نوبهٔ خود از تعامل ذرات زیراتمی شکل گرفته‌اند معمولاً از یک هسته، محتوی پروتون و نوترون، و ابری از الکترون در مدار پیرامون هسته ساخته شده‌اند.

ذرات بدون جرم، مانند فوتون‌ها، ماده در نظر گرفته نمی‌شوند، چرا که آنها نه جرم و نه حجم دارند. با این حال، تمام ذرات با جرم هم، دارای حجم (به معنی کلاسیک) نیستند، زیرا ذرات بنیادی مانند کوارک‌ها و لپتونها (که گاهی اوقات با ماده برابرند) «ذراتی نقطه‌ای» در نظر گرفته شده‌اند که اندازه و حجم مؤثری ندارند. با این وجود، کوارک‌ها و لپتون‌ها با هم «ماده معمولی» را تشکیل می‌دهند، و اثر متقابل آنهاست که به ایجاد حجم مؤثر در ذرات مرکب که ماده معمولی را می‌سازند کمک می‌کند.[۵][۶]

اتم[ویرایش]

اتم (به یونانی: Άτομο به معنی «ناگسستنی (تجزیه ناپذیر)») کوچکترین واحد تشکیل دهنده یک مادهٔ ساده است که می‌تواند به کمک پیوند شیمیایی به اتمی دیگر متصل گردد.[۷] تئوری مکتب اتم گرایی که از عقیدهٔ تشکیل مواد از ریزدانه‌های نادیدنی (در برابر عقیده به تفکیک‌پذیر بودن مواد به ذرات نامتناهی) دفاع می‌کرد از تاریخ باستان شناخته شده بود.
ابتدا توسط هوشتانه (به یونانی اوستن یا اوستانوس) که در لشگرکشی خشایارشا به یونان با او همراه بود و در آنجا به آموزش کیمیا می‌پرداخت طرح گردید.[۸] مکتب آموزشی او چنان مورد استقبال قرار گرفت که بنا به گفتهٔ پلینی(پلینیوس)، بسیاری از فیلسوفان یونان همچون فیثاغورث، امپدکلس، دموکریت، و افلاطون برای مطالعهٔ آن به خارج سفر کردند.[۹][۱۰] پس از او توسط فلاسفهٔ یونان باستان از جمله لئوکیپوس و شاگرد وی دموکریت وهمچنین بعدها در هند و در یکی از شش مدرسهٔ هندوئیسم یعنی وایشِشیکا که توسط کاناد بنیان نهاده شده بود، تدریس می‌شد.
اتم از یک هسته مرکزی با بار مثبت محاطه شده با ابر الکترونی با بار منفی تشکیل شده‌است. تعریف دیگری آن را به عنوان کوچکترین واحدی در نظر می‌گیرد که ماده را می‌توان به آن تقسیم کرد بدون اینکه اجزاء بارداری از آن خارج شود.[۱۱] اتم ابری الکترونی، تشکیل‌شده از الکترونها با بار الکتریکی منفی، که هستهٔ اتم را احاطه کرده‌است. هسته نیز خود از پروتون که دارای بار مثبت است و نوترون که از لحاظ الکتریکی خنثی است تشکیل شده‌است. زمانی که تعداد پروتون‌ها و الکترون‌های اتم با هم برابر هستند اتم از نظر الکتریکی در حالت خنثی یا متعادل قرار دارد در غیر این صورت آن را یون می‌نامند که می‌تواند دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی باشد. اتم‌ها با توجه به تعداد پروتون‌ها و نوترون‌های آنها طبقه‌بندی می‌شوند. تعداد پروتون‌های اتم مشخص کننده نوع عنصر شیمیایی و تعداد نوترون‌ها مشخص‌کننده ایزوتوپ عنصر است.[۱۲]

عنصر[ویرایش]

فرم استاندارد جدول جدول تناوبی عناصر شیمیایی. رنگ‌ها نشان دهنده دسته‌های مختلف عناصر هستند

عنصر در دانش شیمی به ماده‌ای گفته می‌شود که اتم‌های آن تعداد پروتون‌های برابر در هسته‌ی خود داشته باشند. این عدد (تعداد پروتون‌ها) که با نماد Z نشان داده می‌شود، عدد اتمی آن عنصر نام دارد. همه اتم‌هایی که دارای تعداد پروتون‌های برابر (عدد اتمی برابر) باشند، ویژگی‌های شیمیایی یکسانی دارند. اما اتم‌های یک عنصر می‌توانند دارای تعداد متفاوتی نوترون باشند که ایزوتوپ‌های آن عنصر نامیده می‌شوند. گاهی نیز برای سادگی، به عنصر شیمیایی صرفاً عنصر گفته می‌شود. ویژگی‌های شیمیایی اتم‌های یک عنصر توسط ساختار الکترونی آنها تعیین می‌شود که آن نیز به تعداد پروتون‌های هسته آن اتم وابسته است.

عناصر شیمیایی می‌توانند در هنگام واکنش شیمیایی با یکدیگر ترکیب شده و تعداد بیشماری ماده شیمیایی بوجود آورند. مثلاً آب نتیجه واکنش عنصرهای هیدروژن و اکسیژن است. در این حالت، دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن به هم متصل می‌شوند و مولکولی با فرمول شیمیایی H2O می‌سازند. همین دو عنصر در شرایط متفاوت می‌توانند مادهٔ دیگری را به نام هیدروژن پراکسید (آب اکسیژنه) بسازند که دارای مولکول‌های H2O2 است. به همین شکل، همه ترکیب‌های شیمیایی می‌توانند به عناصر سازنده خود تجزیه شوند. به عنوان مثال می‌توان آب را به کمک برق‌کافت به عناصر هیدروژن و اکسیژن تبدیل کرد.

نماد عناصر چهارگانه در یونان باستان

یک ماده خالص که تنها از اتم‌های یک عنصر تشکیل شده باشد، «ماده ساده» نامیده می‌شود. چنین ماده‌ای را نمی‌توان به ماده دیگری تجزیه کرد. از این دیدگاه، ماده ساده در برابر ماده مرکب قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، اکسیژن یک عنصر است. اما ماده‌ای را که ما در طبیعت به عنوان گاز اکسیژن شناخته‌ایم، در حقیقت یک ماده ساده دو اتمی از این عنصر است که «دی اکسیژن» یا «اکسیژن مولکولی» (O2) نامیده می‌شود. اوزون شکل دیگری از عنصر اکسیژن است که در طبیعت با فرمول (O3) یافت می‌شود. رابطه بین دی اکسیژن و اوزون رابطه‌ای است که به آن دگرشکلی (آلوتروپی) می‌گویند. به زبان دیگر، دی اکسیژن و اوزون، دگرشکل‌های عنصر اکسیژن هستند. الماس و گرافیت نیز دو آلوتروپ برای عنصر کربن هستند. عناصر دیگر مانند گوگرد و فسفر هم دارای آلوتروپ‌های شناخته‌شدهٔ پرکاربردی هستند.

عناصر شیمیایی را نمی‌توان به کمک واکنش‌های شیمیایی معمولی به یکدیگر تبدیل کرد. تنها واکنشی که می‌توان با استفاده از آن تعداد پروتون‌های هسته اتم‌های یک عنصر را تغییر داد و یک عنصر را به عنصر دیگری تبدیل کرد، یک واکنش هسته‌ای است که آن را واکنش تبدیل هسته‌ای می‌نامند.

تا کنون ۱۱۸ عنصر، کشف یا ساخته شده‌اند. از این تعداد، ۹۴ عنصر در طبیعت یافت می‌شوند و بقیه به طور مصنوعی و به کمک واکنش‌های هسته‌ای در آزمایشگاه ساخته شده‌اند. از میان همه عناصر، ۸۰ عنصر دارای حداقل یک ایزوتوپ پایدار می‌باشند که به جز عنصر شماره ۴۳ (تکنسیم) و عنصر شماره ۶۱ (پرومتیم) همگی دارای عدد اتمی برابر یا پایین‌تر از ۸۲ هستند. به زبان دیگر در جدول تناوبی تنها عناصری که از عنصر ۸۳ (بیسموت) سبکتر بوده و دارای ایزوتوپ پایدار نمی‌باشند، تکنسیم و پرومتیم هستند.

ترکیب[ویرایش]

کربن دی‌اکسید (CO2)یک نمونه از ترکیبات

ترکیب شیمیایی عبارت است از یک ماده شیمیایی خالص که از دو یا چند عنصر شیمیایی مختلف تشکیل می‌شود. این عناصر به وسیلهٔ پیوند شیمیایی به یکدیگر متصل می‌شوند و می‌توانند به وسیله واکنش شیمیایی به مواد ساده تبدیل گردند. هر ترکیب شیمیایی مختلف، یک ساختمان شیمیایی تعریف شده منحصر به فرد دارد؛ به عبارت دیگر، هر ترکیب نسبت اتمی یکسانی دارد که اتم‌های آن با چینش مکانی مشخصی به وسیله پیوند شیمیایی آرایش می‌یابند. ترکیبات شیمیایی ممکن است به صورت ترکیب مولکولی باشند که در این صورت مولکول‌ها با پیوند کووالانسی در کنار هم قرار می‌گیرند؛ همچنین ممکن است به صورت نمک باشند و به وسیله پیوند یونی به هم پیوند یابند؛ اگر ترکیب مورد نظر تنها شامل فلزات باشد، پیوند بین ذره‌های آن پیوند فلزی و اگر کمپلکس شیمیایی باشد، پیوند بین ذرات آن پیوند داتیو خواهد بود. عناصر شیمیایی خالص، در گروه ترکیبات شیمیایی قرار نمی‌گیرند، حتی اگر از دو یا چند اتم از یک نوع عنصر (مانند H۲ و S۸) تشکیل شده باشند که پیوندهای دو اتمی یا چند اتمی نامیده می‌شوند.

مولکول[ویرایش]

مدل گلوله و میله مولکول کافئین (C8H10N4O2).

مولکول کوچک‌ترین ذرهٔ یک مادهٔ شیمیایی خالص است که ویژگی‌های آن ماده را دارد. یک مولکول از دو یا چند اتم تشکیل شده که با پیوند شیمیایی به هم متصلند. البته مولکول بعضی عناصر (همچون گازهای بی‌اثر) تنها از یک اتم تشکیل شده‌است. اتم‌های یک مولکول می‌تواند از یک نوع یا از چند نوع باشد. نسبت اتم‌ها در یک مولکول خاص همیشه ثابت است. برای مثال در مولکول آب نسبت اتم‌های هیدروژن به اکسیژن همیشه ۲ است. تعداد اتم‌های موجود در یک مولکول به وسیلهٔ فرمول شیمیایی آن نشان داده می‌شود. فرمول شیمیایی به تنهایی نشان دهندهٔ ویژگی‌های ماده نیست. ممکن است دو ماده فرمول شیمیایی یکسانی داشته باشند، اما ویژگی‌های آنها کاملاً متفاوت باشد. برای مثال اتانول و دی‌متیل اتر فرمول شیمیایی یکسان اما خواص شیمیایی متفاوت دارند. به این مواد ایزومر گفته می‌شود.

مول و مقدار مواد[ویرایش]

مول مقداری از هر ماده است که تعداد ذرات بنیادی آن (مولکول یا اتم) برابر با تعداد اتم‌های موجود در ۱۲ گرم از کربن-۱۲ است. این تعداد، عدد آووگادرو نامیده شده و برابر است با ۱۰۲۳ × ۶٫۰۲۲۱۴۱۹۹. که در واقع مقداری از جسم که تعداد واحدهای بنیادی آن برابر با عدد آووگادرو باشد، یم مول است که به صورت واحد SI به‌شمار می‌رود.[۱۳]

مواد خالص و مخلوط[ویرایش]

Cín.pngSulfur-sample.jpg
Diamants maclés 2(République d'Afrique du Sud).jpgSugar 2xmacro.jpg
Sal (close).jpgSodium bicarbonate.jpg
نمونه‌هایی از مواد شیمیایی خالص از چپ به راست: عناصر قلع (Sn) و گوگرد (S), الماس (به عنوان دگرشکلی از کربن), ساکارز (شکر خالص), و سدیم کلرید (نمک) و بی‌کربنات سدیم (جوش شیرین), که ترکیبات یونی هستند.

مواد خالص ماده ای است که تنها از یک جزء ساخته شده‌اند به عبارت دیگر ماده خالص ماده ای است که تنها از یک نوع عنصر یا یک نوع ماده مرکب تشکیل شده‌است.[۱۴] مجموعه‌ای از مواد خالص مواد مخلوط را تشکیل می‌دهند. هوا و آلیاژها نمونه‌هایی از مخلوط‌ها هستند.[۱۵]

فاز (ماده)[ویرایش]

مثالی از تغییرات فاز

به قسمتی همگن و مشخص از یک ماده که در آن خواص فیزیکی و ساختار شیمیایی بصورت پیوسته (نه گسسته) تغییر کند، فاز گفته می‌شود. هر فاز توسط مرزهای حقیقی از فازهای مجاور خودش جدا می‌شود که به ان فصل مشترک می‌گویند که در این مرزها خواص به صورت گسسته تغییر می‌کنند.

پیوند شیمیایی[ویرایش]

فرایند پیوند یونی بین سدیم (Na) و کلر (Cl) به شکل سدیم کلرید یا نمک خوراکی. پیوند یونی جاذبه بین یون‌های با بار ناهم‌نام است.

پیوند شیمیایی به نیروهایی که اتم‌ها یا مولکول‌ها را کنار هم نگه می‌دارد گفته می‌شود و بر دو دسته‌اند: پیوندهای میان اتمی: شامل پیوند کووالانسی - پیوند الکترووالانسی (پیوند یونی) - پیوند فلزی و پیوندهای میان مولکولی: نیروی واندروالسی - پیوند هیدروژنی

این پیوندها می‌تواند بین دو اتم یکسان یا دو اتم متفاوت باشد که در حالت اول آن را مولکول جور هسته و در حالت دوم آن را مولکول ناجور هسته می‌نامند. استحکام پیوند شیمیایی را الکترونگاتیوی (یا الکترونگاتیویته) تعیین می‌کند. تعداد پیوندهای شیمیایی در مولکول‌های مختلف متفاوت است و از یک پیوند در مولکول‌های سادهٔ دو اتمی تا پیوندهای بسیار در ماکرومولکول‌ها را شامل می‌شود.[۱۶][۱۷]

انرژی[ویرایش]

انرژی خاصیتی از جسم است که قابل انتقال به اشیای دیگر یا قابل تبدیل به حالت‌ها و شکل‌های مختلف است. انرژی کمیتی بنیادین است که برای توصیف وضعیت یک ذره، شیئ یا سامانه به آن نسبت داده می‌شود. گونه‌های متفاوتی از انرژی شناخته شده و به دسته‌های متفاوتی طبقه‌بندی می‌شوند از آن جمله می‌توان انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل، انرژی گرمایی، انرژی الکترومغناطیسی، انرژی شیمیایی و انرژی الکتریکی و انرژی هسته‌ای را نام برد. بجز انرژی هسته‌ای منبع همه گونه انرژی‌هایی که بشر از آن استفاده می‌کند خورشید است.

واکنش شیمیایی[ویرایش]

واکنش ترمایت با استفاده از اکسید آهن (III).

واکنش شیمیایی فرایندی است که در آن ساختار ذره‌های تشکیل دهندهٔ مواد اولیه دچار تغییر می‌شود؛ یعنی طی آن یک یا چند ماده شیمیایی به یک یا چند ماده شیمیایی دیگر تبدیل می‌شود. تغییراتی که در واکنشی بر روی مواد واکنش‌دهنده صورت می‌گیرد، بطور کلی به دو نوع تغییرات فیزیکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند. در تغییرات شیمیایی اتصال اتم‌ها به یکدیگر و آرایش الکترونی آن‌ها در واکنش‌دهنده‌ها تغییر می‌یابد. البته در یک واکنش شیمیایی، اتم‌ها نه به‌وجود می‌آیند و نه از بین می‌روند و تنها ترکیب، تجزیه یا بازآرایی می‌شوند. واکنش شیمیایی بیان یک تغییر شیمیایی است که ممکن است با آزاد کردن انرژی به صورت گرما، نور یا صوت همراه باشند و تولید گاز، تشکیل رسوب یا تغییر رنگ در پی داشته باشند.

یون‌ها و نمک‌ها[ویرایش]

ساختار شبکه بلوری ترکیب سدیم کلرید(NaCl) که نمونه‌ای از یک ترکیب یونی است. در این نگاره گوی ارغوانی رنگ نمایانگرکاتیون‌های سدیم (Na+) و گوی سبز نشان‌دهندهٔ آنیون‌های کلرید (Cl)

یون به اتم یا مولکول‌هایی گفته می‌شود که بار الکتریکی اضافه داشته باشند و این بار می‌تواند منفی یا مثبت باشد. نابرابری تعداد کل الکترون‌ها با پروتون‌ها، در یک اتم یا مولکول، به آن بار خالص مثبت یا بار خالص منفی الکتریکی می‌دهد. با استفاده از روش‌های فیزیکی یا شیمیایی، از طریق یونیزاسیون می‌توان این پدیده را ایجاد کرد. از نگاه شیمیایی، اگر یک اتم خنثی، یک یا چند الکترون خود را از دست دهد، دارای بار خالص مثبت می‌شود و به عنوان یک کاتیون شناخته می‌شود و اگر یک اتم خنثی الکترون بیشتری به دست آورد، دارای بار خالص منفی می‌شود و به عنوان یک آنیون شناخته شده‌است. به سبب ناهمگونی بار الکتریکی خود، کاتیون‌ها و آنیون‌ها یکدیگر را به آسانی جذب و تشکیل ترکیبات یونی مانند نمک را ممکن می‌سازند. پلاسما از مواد گازی تشکیل شده‌است که به طور کامل در دمای بالا یونیزه شده‌است

واکنش اسید و باز[ویرایش]

هنگامی که هیدروژن برمید (HBr), در آب حل می‌شود اسید قوی هیدروبرومیک اسید تشکیل می‌شود.

واکنش اسید و باز یک واکنش شیمیایی است که میان یک اسید و یک باز اتفاق می‌افتد. مفاهیم متعددی که تعاریف دیگری از مکانیزم واکنش‌های درگیر و کاربرد آن‌ها در حل مسائل وجود دارد. علی‌رغم تعدد تعاریف مختلف، اهمیت آن‌ها در تجزیه و تحلیل هنگام سر و کار داشتن با واکنش‌های اسید و باز در حالت‌های گازی یا به خصوص مایع یا حتی در حالت‌هایی که به ندرت دیده‌می‌شوند، مشخص می‌شود. اولین مفاهیم دربارهٔ واکنش‌های اسید و باز در حدود سال ۱۷۷۶ توسط آنتوان لاووازیه تنظیم شد.[۱۸]

براساس تعریف سوانت آرنیوس اسید ماده‌ای است که در محلول آبی از هم جدا می‌شود و یون هیدروژن H+ (یک پروتون) آزاد می‌کند.[۱۹]

HA در تعادل است با A + H+

ثابت تعادل در این‌گونه واکنش‌های جداسازی، ثابت جداسازی نام دارد. پروتون آزاد شده با یک مولکول آب وارد واکنش می‌شود تا یک هیدرونیوم (یا اکسینیوم) یون H۳O+ بدهد. بعدها آرنیوس پیشنهاد کرد که این جداسازی را با نام واکنش اسید-باز شناخته شود.

HA + H۲O در تعادل است با A + H۳O+.

بر طبق نظریه اسید-باز برونستد-لوری اسید ماده ای است که پروتون (H+) از دست می‌دهد و باز ماده ای است که پروتون می‌گیرد. به عنوان نمونه در واکنش اسید استیک و آب، استیک اسید پروتون از دست داده و آب پروتون می‌گیرد پس استیک اسید، اسید و آب به عنوان باز عمل می‌کند.[۲۰][۲۱] طبق نظریهٔ لوییس مولکولی که بتواند جفت الکترون غیر پیوندی از مولکول دیگری دریافت کند اسید و مولکول دهنده جفت الکترون باز است. این نظریه نخستین بار توسط دانشمند مشهور آمریکایی گیلبرت لوویس و در سال ۱۹۲۳ ارائه شد.[۲۲]

اکسایش-کاهش[ویرایش]

دو بخش واکنش اکسایش و کاهش.
زنگ زدن، یک واکنش اکسیداسیون آهسته

اکسایش-کاهش نام کلی واکنش‌های شیمیایی است که مایه تغییر عدد اکسایش اتم‌ها می‌شوند. این فرایند می‌تواند دربرگیرنده واکنش‌های ساده‌ای همچون اکسایش کربن و تبدیل آن به کربن دی‌اکسید و کاهش کربن و تبدیل آن به متان یا واکنش‌های پیچیده‌ای چون اکسایش قند در بدن انسان طی واکنش‌های چند مرحله‌ای باشد. با کمی اغماض علمی می‌توان این فرایند را انتقال یک یا چند الکترون از یک اتم، مولکول یا یون به یک اتم، ملکول یا یون دیگر دانست. در هر واکنش اکسایش و کاهش اتم یا مولکولی الکترون از دست می‌دهد (اکسایش) و اتم یا مولکولی دیگر الکترون جذب می‌کند (کاهش) می‌یابد. در چنین واکنشی مولکول دهنده اتم اکسیده شده و ملکول گیرنده کاهیده می‌شود. در واقع تعریف ابتدایی اکسایش واکنش یک ماده با اکسیژن و ترکیب شدن با آن بوده‌است، اما با کشف الکترون اصطلاح اکسایش دقیق‌تر تعریف شد و کلیه واکنش‌هایی که طی آن ماده‌ای الکترون از دست می‌دهد اکسایش نامیده شدند. اتم اکسیژن می‌تواند در چنین واکنشی شرکت داشته یا نداشته باشد. در اثر اکسایش عدد اکسایش معمولی یک اتم یا اتم‌های یک مولکول در پی حذف الکترون‌ها افزایش می‌یابد. برای نمونه آهن (II) می‌تواند به آهن (III) اکسید شود.

-Fe2+ → Fe3+ + e

تعادل شیمیایی[ویرایش]

بورت، ابزار رایج برای انجام تیتراسیون، تکنیکی مهم در آزمایش تعادل و شیمی تجزیه است.

تعادل شیمیایی به حالتی گفته می‌شود که در آن فعالیت شیمیایی و در نتیجه غلظت واکنشگرها و محصولات در واکنش شیمیایی با گذشت زمان تغییر نکند. معمولاً این تعادل در شرایطی حاصل می‌شود که سرعت واکنش رفت با برگشت برابر باشد. از دیدگاه ترمودینامیکی تغییرات انرژی آزاد گیبس واکنش در تعادل شیمیایی صفر است. کاهش سطح انرژی و افزایش انتروپی (بی‌نظمی) آن را در دو جهت رفت (مستقیم) و برگشت (معکوس) به طور همزمان پیش می‌برند. در تعادل‌های شیمیایی هیچ‌یک از دو عامل کاهش سطح انرژی و افزایش انتروپی بر دیگری برتری ندارد و به این دلیل تا زمانی که تغییری در شرایط مرزی سیستم رخ ندهد در تعادل خواهد ماند. تغییر دما و حجم و فشار سامانه می‌تواند آن را از تعادل خارج کند و در این حالت واکنش در جهتی که بتواند تأثیر تغییرات اعمال شده را کاهش دهد، سرعت بیشتری نسبت به دیگری پیدا می‌کند.

قانون شیمیایی[ویرایش]

قانون شیمیایی آن دسته از قانون‌های طبیعت اند که با شیمی مرتبطند. پایه ای‌ترین مفهوم در شیمی قانون پایستگی جرم است که بیان می‌دارد در طی یک واکنش شیمیایی معمولی هیچ جرمی از میان نمی‌رود. پایستگی انرژی منجر به مفهوم مهم تعادل، ترمودینامیک و سینتیک می‌شود. واکنش‌های شیمیایی تحت قوانین خاصی قرار می‌گیرند که مفاهیم اساسی در شیمی هستند. بعضی از آنها عبارتند از:

بخش‌های اصلی[ویرایش]

رشته‌ها[ویرایش]

اشعه ایکس، پرتوهای آلفا و بتا و گاما و ساختارهای اتمی از جمله موارد مورد بررسی شیمی هسته‌ای هستند.

زمینه‌های دیگر عبارتند از: شیمی کشاورزی، اخترشیمیکیهان‌شیمی), شیمی جو، مهندسی شیمی، زیست‌شناسی شیمیایی، شیمی‌انفورماتیک، الکتروشیمی، شیمی محیط زیست، فمتوشیمی، زمین‌شیمی، شیمی سبز، ایمونوهیستوشیمی، تاریخ شیمی، هیدروژنه کردن، ایمونوشیمی، شیمی دریایی، علم مواد، شیمی ریاضیاتی، مکانوشیمیایی، شیمی دارویی، زیست‌شناسی مولکولی، مکانیک مولکولی، فناوری نانو، فراورده طبیعی، می‌شناسی، شیمی آلی فلزی، پتروشیمی، داروشناسی، فوتوشیمی، شیمی آلی فیزیکی، فیتوشیمی، شیمی بسپار، پرتوشیمی، شیمی حالت جامد، آواشیمی، شیمی فراذره‌ای، علم سطح، سنتز شیمیایی، ترموشیمی.

صنایع شیمیایی[ویرایش]

صنایع شیمیایی به بخشی از صنایع گفته می‌شود، که مواد شیمیایی مورد نیاز دیگر صنایع را، از طریق تبدیل مواد خام به مواد مورد نیاز، تأمین می‌کند. پالایشگاه‌ها و واحدهای پتروشیمی که مواد خام نفتی را به موادی چون سوخت، حلال (محصولات غذایی)، رزین و… تبدیل می‌کنند نمونه‌ای از صنایع شیمیایی به‌شمار می‌روند؛ و جز این دسته می‌باشند.

جوامع حرفه ای[ویرایش]

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. «دوم». در شیمی (۳) و آزمایشگاه. چاپ هفتم. سازمان پژوهش و برنامه‌ریزی آموزشی. ۷۳. شابک ‎۹۶۴-۰۵-۱۳۵۵-۵. 
  2. Eagle, Cassandra T.; Jennifer Sloan (1998). "Marie Anne Paulze Lavoisier: The Mother of Modern Chemistry". The Chemical Educator 3 (5): 1–18. doi:10.1007/s00897980249a. 
  3. Chemistry 412 course notes. "A Brief History of the Development of Periodic Table". Western Oregon University. Retrieved July 20, 2015. 
  4. Note: "...it is surely true that had Mendeleev never lived modern chemists would be using a Periodic Table" and "Dmitri Mendeleev". Royal Society of Chemistry. Retrieved July 18, 2015. 
  5. http://www.accessscience.com/abstract.aspx?id=410600&referURL=http%3a%2f%2fwww.accessscience.com%2fcontent.aspx%3fid%3d410600 "Matter (physics)". McGraw-Hill's Access Science: Encyclopedia of Science and Technology Online. Retrieved 2009-05-24.
  6. https://books.google.co.uk/books?id=ZU1LL4IbDKcC&pg=PA21&hl=en R. Penrose (1991). "The mass of the classical vacuum". In S. Saunders, H.R. Brown. The Philosophy of Vacuum. Oxford University Press. p. 21. ISBN 0-19-824449-5.
  7. Définitions lexicographiques [archive] et étymologiques [archive] de "atome" du Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales
  8. The works of Apuleius, page 247
  9. Livingstone, page 218
  10. Iranica, Smith 2003
  11. مقاله اتم، دانشنامه بریتنیکا
  12. ویکی‌پدیای انگلیسی
  13. "Official SI Unit definitions". Bipm.org. Retrieved 2011-06-12. 
  14. Hill, J.W.; Petrucci, R.H.; McCreary, T.W.; Perry, S.S. (2005). General Chemistry (4th ed.). Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Prentice Hall. p. 37. 
  15. M. M. Avedesian; Hugh Baker. Magnesium and Magnesium Alloys. ASM International. p. 59. 
  16. American Scientist Online
  17. Peter Atkins and Julio de Paula, Physical chemistry, W. H. Freeman; 8th edition, U.S.A, 2006. ISBN 0-7167-8759-8
  18. Miessler, G.L. , Tarr, D. A.. Inorganic Chemistry. 1991. 166. 
  19. Miessler, G. (1991). Inorganic Chemistry (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-465659-8.  Chapter 6: Acid-Base and Donor-Acceptor Chemistry
  20. مورتیمر، چارلز. شیمی عمومی ۲. ج. دوم. تهران: نشر علوم دانشگاهی، ۱۳۸۳. شابک ‎۹۶۴۶۱۸۶۳۳۵. 
  21. Concise Encyclopedia of Chemistry. New York: McGraw-Hill, 2004. ISBN ‎0-07-143953-6. 
  22. Lewis, G.N. , Valence and the Structure of Atoms and Molecules (1923) p. 142.
  • Chemistry: The Central Science by by Theodore E. Brown, H. Eugene LeMay, Bruce E. Bursten & Catherine Murphy, Publisher: Prentice Hall, 2008
  • Chemistry: Concepts and Problems: A Self-Teaching Guide (Wiley Self-Teaching Guides) by Clifford C. Houk and Richard Post & Patrick Woodward, Publisher: Wiley, 1996

پیوند به بیرون[ویرایش]

در پروژه‌های خواهر می‌توانید در مورد Chemistry اطلاعات بیشتری بیابید.


Search Wiktionary در میان واژه‌ها از ویکی‌واژه
Search Wikibooks در میان کتاب‌ها از ویکی‌کتاب
Search Wikiquote در میان گفتاوردها از ویکی‌گفتاورد
Search Wikisource در میان متون از ویکی‌نبشته
Search Commons در میان تصویرها و رسانه‌ها از ویکی‌انبار
Search Wikinews در میان خبرها از ویکی‌خبر

Chemistry is the scientific discipline involved with compounds composed of atoms, i.e. elements, and molecules, i.e. combinations of atoms: their composition, structure, properties, behavior and the changes they undergo during a reaction with other compounds.[1][2] Chemistry addresses topics such as how atoms and molecules interact via chemical bonds to form new chemical compounds. There are four types of chemical bonds: covalent bonds, in which compounds share one or more electron(s); ionic bonds, in which a compound donates one or more electrons to another compound to produce ions: cations and anions; hydrogen bonds; and Van der Waals force bonds.

Chemistry occupies an intermediate position in a hierarchy of the sciences by reductive level between physics and biology.[3] It is sometimes called the central science because it provides a foundation for understanding both basic and applied scientific disciplines at a fundamental level.[4] Examples include plant chemistry (botany), the formation of igneous rocks (geology), how atmospheric ozone is formed and how environmental pollutants are degraded (ecology), the properties of the soil on the moon (astrophysics), how medications work (pharmacology), and how to collect DNA evidence at a crime scene (forensics).

The history of chemistry represents a time span from ancient history to the present. By 1000 BC, civilizations used technologies that would eventually form the basis of the various branches of chemistry. Examples include extracting metals from ores, making pottery and glazes, fermenting beer and wine, extracting chemicals from plants for medicine and perfume, rendering fat into soap, making glass, and making alloys like bronze. The protoscience of chemistry, alchemy, was unsuccessful in explaining the nature of matter and its transformations. However, by performing experiments and recording the results, alchemists set the stage for modern chemistry. The distinction began to emerge when a clear differentiation was made between chemistry and alchemy by Robert Boyle in his work The Sceptical Chymist (1661). While both alchemy and chemistry are concerned with matter and its transformations, chemists are seen as applying scientific method to their work. Chemistry is considered to have become an established science with the work of Antoine Lavoisier, who developed a law of conservation of mass that demanded careful measurement and quantitative observations of chemical phenomena. The history of chemistry is intertwined with the history of thermodynamics, especially through the work of Willard Gibbs.[5] Chemistry was preceded by its protoscience, alchemy, which is an intuitive but non-scientific approach to understanding the elements, compounds, and their interactions. It was unsuccessful in explaining the nature of matter and its transformations, but by performing experiments and recording the results, alchemists set the stage for modern chemistry. The distinction began to emerge when a clear differentiation between alchemy and chemistry was made by Robert Boyle in 1661: the application of the scientific method in chemistry was the crucial difference.

Etymology

The word chemistry comes from alchemy, which referred to an earlier set of practices that encompassed elements of chemistry, metallurgy, philosophy, astrology, astronomy, mysticism and medicine. It is often seen as linked to the quest to turn lead or another common starting material into gold,[6] though in ancient times the study encompassed many of the questions of modern chemistry being defined as the study of the composition of waters, movement, growth, embodying, disembodying, drawing the spirits from bodies and bonding the spirits within bodies by the early 4th century Greek-Egyptian alchemist Zosimos.[7] An alchemist was called a 'chemist' in popular speech, and later the suffix "-ry" was added to this to describe the art of the chemist as "chemistry".

The modern word alchemy in turn is derived from the Arabic word al-kīmīā (الکیمیاء). In origin, the term is borrowed from the Greek χημία or χημεία.[8][9] This may have Egyptian origins since al-kīmīā is derived from the Greek χημία, which is in turn derived from the word Kemet, which is the ancient name of Egypt in Egyptian.[8] Alternately, al-kīmīā may derive from χημεία, meaning "cast together".[10]

Modern principles

Laboratory, Institute of Biochemistry, University of Cologne in Germany.

The current model of atomic structure is the quantum mechanical model.[11] Traditional chemistry starts with the study of elementary particles, atoms, molecules,[12] substances, metals, crystals and other aggregates of matter. This matter can be studied in solid, liquid, or gas states, in isolation or in combination. The interactions, reactions and transformations that are studied in chemistry are usually the result of interactions between atoms, leading to rearrangements of the chemical bonds which hold atoms together. Such behaviors are studied in a chemistry laboratory.

The chemistry laboratory stereotypically uses various forms of laboratory glassware. However glassware is not central to chemistry, and a great deal of experimental (as well as applied/industrial) chemistry is done without it.

Solutions of substances in reagent bottles, including ammonium hydroxide and nitric acid, illuminated in different colors

A chemical reaction is a transformation of some substances into one or more different substances.[13] The basis of such a chemical transformation is the rearrangement of electrons in the chemical bonds between atoms. It can be symbolically depicted through a chemical equation, which usually involves atoms as subjects. The number of atoms on the left and the right in the equation for a chemical transformation is equal. (When the number of atoms on either side is unequal, the transformation is referred to as a nuclear reaction or radioactive decay.) The type of chemical reactions a substance may undergo and the energy changes that may accompany it are constrained by certain basic rules, known as chemical laws.

Energy and entropy considerations are invariably important in almost all chemical studies. Chemical substances are classified in terms of their structure, phase, as well as their chemical compositions. They can be analyzed using the tools of chemical analysis, e.g. spectroscopy and chromatography. Scientists engaged in chemical research are known as chemists.[14] Most chemists specialize in one or more sub-disciplines. Several concepts are essential for the study of chemistry; some of them are:[15]

Matter

In chemistry, matter is defined as anything that has rest mass and volume (it takes up space) and is made up of particles. The particles that make up matter have rest mass as well - not all particles have rest mass, such as the photon. Matter can be a pure chemical substance or a mixture of substances.[16]

Atom

A diagram of an atom based on the Rutherford model

The atom is the basic unit of chemistry. It consists of a dense core called the atomic nucleus surrounded by a space called the electron cloud. The nucleus is made up of positively charged protons and uncharged neutrons (together called nucleons), while the electron cloud consists of negatively charged electrons which orbit the nucleus. In a neutral atom, the negatively charged electrons balance out the positive charge of the protons. The nucleus is dense; the mass of a nucleon is appromixately 1,836 times that of an electron, yet the radius of an atom is about 10,000 times that of its nucleus.[17][18]

The atom is also the smallest entity that can be envisaged to retain the chemical properties of the element, such as electronegativity, ionization potential, preferred oxidation state(s), coordination number, and preferred types of bonds to form (e.g., metallic, ionic, covalent).

Element

Standard form of the periodic table of chemical elements. The colors represent different categories of elements

A chemical element is a pure substance which is composed of a single type of atom, characterized by its particular number of protons in the nuclei of its atoms, known as the atomic number and represented by the symbol Z. The mass number is the sum of the number of protons and neutrons in a nucleus. Although all the nuclei of all atoms belonging to one element will have the same atomic number, they may not necessarily have the same mass number; atoms of an element which have different mass numbers are known as isotopes. For example, all atoms with 6 protons in their nuclei are atoms of the chemical element carbon, but atoms of carbon may have mass numbers of 12 or 13.[18]

The standard presentation of the chemical elements is in the periodic table, which orders elements by atomic number. The periodic table is arranged in groups, or columns, and periods, or rows. The periodic table is useful in identifying periodic trends.[19]

Compound

Carbon dioxide (CO2), an example of a chemical compound

A compound is a pure chemical substance composed of more than one element. The properties of a compound bear little similarity to those of its elements.[20] The standard nomenclature of compounds is set by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Organic compounds are named according to the organic nomenclature system.[21] The names for Inorganic compounds are created according to the inorganic nomenclature system. When a compound has more than one component, then they are divided into two classes, the electropositive and the electronegative components.[22] In addition the Chemical Abstracts Service has devised a method to index chemical substances. In this scheme each chemical substance is identifiable by a number known as its CAS registry number.

Molecule

A ball-and-stick representation of the caffeine molecule (C8H10N4O2).

A molecule is the smallest indivisible portion of a pure chemical substance that has its unique set of chemical properties, that is, its potential to undergo a certain set of chemical reactions with other substances. However, this definition only works well for substances that are composed of molecules, which is not true of many substances (see below). Molecules are typically a set of atoms bound together by covalent bonds, such that the structure is electrically neutral and all valence electrons are paired with other electrons either in bonds or in lone pairs.

Thus, molecules exist as electrically neutral units, unlike ions. When this rule is broken, giving the "molecule" a charge, the result is sometimes named a molecular ion or a polyatomic ion. However, the discrete and separate nature of the molecular concept usually requires that molecular ions be present only in well-separated form, such as a directed beam in a vacuum in a mass spectrometer. Charged polyatomic collections residing in solids (for example, common sulfate or nitrate ions) are generally not considered "molecules" in chemistry. Some molecules contain one or more unpaired electrons, creating radicals. Most radicals are comparatively reactive, but some, such as nitric oxide (NO) can be stable.

A 2-D skeletal model of a benzene molecule (C6H6)

The "inert" or noble gas elements (helium, neon, argon, krypton, xenon and radon) are composed of lone atoms as their smallest discrete unit, but the other isolated chemical elements consist of either molecules or networks of atoms bonded to each other in some way. Identifiable molecules compose familiar substances such as water, air, and many organic compounds like alcohol, sugar, gasoline, and the various pharmaceuticals.

However, not all substances or chemical compounds consist of discrete molecules, and indeed most of the solid substances that make up the solid crust, mantle, and core of the Earth are chemical compounds without molecules. These other types of substances, such as ionic compounds and network solids, are organized in such a way as to lack the existence of identifiable molecules per se. Instead, these substances are discussed in terms of formula units or unit cells as the smallest repeating structure within the substance. Examples of such substances are mineral salts (such as table salt), solids like carbon and diamond, metals, and familiar silica and silicate minerals such as quartz and granite.

One of the main characteristics of a molecule is its geometry often called its structure. While the structure of diatomic, triatomic or tetra atomic molecules may be trivial, (linear, angular pyramidal etc.) the structure of polyatomic molecules, that are constituted of more than six atoms (of several elements) can be crucial for its chemical nature.

Substance and mixture

Cín.pngSulfur-sample.jpg
Diamants maclés 2(République d'Afrique du Sud).jpgSugar 2xmacro.jpg
Sal (close).jpgSodium bicarbonate.jpg
Examples of pure chemical substances. From left to right: the elements tin (Sn) and sulfur (S), diamond (an allotrope of carbon), sucrose (pure sugar), and sodium chloride (salt) and sodium bicarbonate (baking soda), which are both ionic compounds.

A chemical substance is a kind of matter with a definite composition and set of properties.[23] A collection of substances is called a mixture. Examples of mixtures are air and alloys.[24]

Mole and amount of substance

The mole is a unit of measurement that denotes an amount of substance (also called chemical amount). The mole is defined as the number of atoms found in exactly 0.012 kilogram (or 12 grams) of carbon-12, where the carbon-12 atoms are unbound, at rest and in their ground state.[25] The number of entities per mole is known as the Avogadro constant, and is determined empirically to be approximately 6.022×1023 mol−1.[26] Molar concentration is the amount of a particular substance per volume of solution, and is commonly reported in moldm−3.[27]

Phase

Diagram showing relationships among the phases and the terms used to describe phase changes.

In addition to the specific chemical properties that distinguish different chemical classifications, chemicals can exist in several phases. For the most part, the chemical classifications are independent of these bulk phase classifications; however, some more exotic phases are incompatible with certain chemical properties. A phase is a set of states of a chemical system that have similar bulk structural properties, over a range of conditions, such as pressure or temperature.

Physical properties, such as density and refractive index tend to fall within values characteristic of the phase. The phase of matter is defined by the phase transition, which is when energy put into or taken out of the system goes into rearranging the structure of the system, instead of changing the bulk conditions.

Sometimes the distinction between phases can be continuous instead of having a discrete boundary, in this case the matter is considered to be in a supercritical state. When three states meet based on the conditions, it is known as a triple point and since this is invariant, it is a convenient way to define a set of conditions.

The most familiar examples of phases are solids, liquids, and gases. Many substances exhibit multiple solid phases. For example, there are three phases of solid iron (alpha, gamma, and delta) that vary based on temperature and pressure. A principal difference between solid phases is the crystal structure, or arrangement, of the atoms. Another phase commonly encountered in the study of chemistry is the aqueous phase, which is the state of substances dissolved in aqueous solution (that is, in water).

Less familiar phases include plasmas, Bose–Einstein condensates and fermionic condensates and the paramagnetic and ferromagnetic phases of magnetic materials. While most familiar phases deal with three-dimensional systems, it is also possible to define analogs in two-dimensional systems, which has received attention for its relevance to systems in biology.

Bonding

An animation of the process of ionic bonding between sodium (Na) and chlorine (Cl) to form sodium chloride, or common table salt. Ionic bonding involves one atom taking valence electrons from another (as opposed to sharing, which occurs in covalent bonding)

Atoms sticking together in molecules or crystals are said to be bonded with one another. A chemical bond may be visualized as the multipole balance between the positive charges in the nuclei and the negative charges oscillating about them.[28] More than simple attraction and repulsion, the energies and distributions characterize the availability of an electron to bond to another atom.

A chemical bond can be a covalent bond, an ionic bond, a hydrogen bond or just because of Van der Waals force. Each of these kinds of bonds is ascribed to some potential. These potentials create the interactions which hold atoms together in molecules or crystals. In many simple compounds, valence bond theory, the Valence Shell Electron Pair Repulsion model (VSEPR), and the concept of oxidation number can be used to explain molecular structure and composition.

An ionic bond is formed when a metal loses one or more of its electrons, becoming a positively charged cation, and the electrons are then gained by the non-metal atom, becoming a negatively charged anion. The two oppositely charged ions attract one another, and the ionic bond is the electrostatic force of attraction between them. For example, sodium (Na), a metal, loses one electron to become an Na+ cation while chlorine (Cl), a non-metal, gains this electron to become Cl. The ions are held together due to electrostatic attraction, and that compound sodium chloride (NaCl), or common table salt, is formed.

In the methane molecule (CH4), the carbon atom shares a pair of valence electrons with each of the four hydrogen atoms. Thus, the octet rule is satisfied for C-atom (it has eight electrons in its valence shell) and the duet rule is satisfied for the H-atoms (they have two electrons in their valence shells).

In a covalent bond, one or more pairs of valence electrons are shared by two atoms: the resulting electrically neutral group of bonded atoms is termed a molecule. Atoms will share valence electrons in such a way as to create a noble gas electron configuration (eight electrons in their outermost shell) for each atom. Atoms that tend to combine in such a way that they each have eight electrons in their valence shell are said to follow the octet rule. However, some elements like hydrogen and lithium need only two electrons in their outermost shell to attain this stable configuration; these atoms are said to follow the duet rule, and in this way they are reaching the electron configuration of the noble gas helium, which has two electrons in its outer shell.

Similarly, theories from classical physics can be used to predict many ionic structures. With more complicated compounds, such as metal complexes, valence bond theory is less applicable and alternative approaches, such as the molecular orbital theory, are generally used. See diagram on electronic orbitals.

Energy

In the context of chemistry, energy is an attribute of a substance as a consequence of its atomic, molecular or aggregate structure. Since a chemical transformation is accompanied by a change in one or more of these kinds of structures, it is invariably accompanied by an increase or decrease of energy of the substances involved. Some energy is transferred between the surroundings and the reactants of the reaction in the form of heat or light; thus the products of a reaction may have more or less energy than the reactants.

A reaction is said to be exergonic if the final state is lower on the energy scale than the initial state; in the case of endergonic reactions the situation is the reverse. A reaction is said to be exothermic if the reaction releases heat to the surroundings; in the case of endothermic reactions, the reaction absorbs heat from the surroundings.

Chemical reactions are invariably not possible unless the reactants surmount an energy barrier known as the activation energy. The speed of a chemical reaction (at given temperature T) is related to the activation energy E, by the Boltzmann's population factor - that is the probability of a molecule to have energy greater than or equal to E at the given temperature T. This exponential dependence of a reaction rate on temperature is known as the Arrhenius equation. The activation energy necessary for a chemical reaction to occur can be in the form of heat, light, electricity or mechanical force in the form of ultrasound.[29]

A related concept free energy, which also incorporates entropy considerations, is a very useful means for predicting the feasibility of a reaction and determining the state of equilibrium of a chemical reaction, in chemical thermodynamics. A reaction is feasible only if the total change in the Gibbs free energy is negative, ; if it is equal to zero the chemical reaction is said to be at equilibrium.

There exist only limited possible states of energy for electrons, atoms and molecules. These are determined by the rules of quantum mechanics, which require quantization of energy of a bound system. The atoms/molecules in a higher energy state are said to be excited. The molecules/atoms of substance in an excited energy state are often much more reactive; that is, more amenable to chemical reactions.

The phase of a substance is invariably determined by its energy and the energy of its surroundings. When the intermolecular forces of a substance are such that the energy of the surroundings is not sufficient to overcome them, it occurs in a more ordered phase like liquid or solid as is the case with water (H2O); a liquid at room temperature because its molecules are bound by hydrogen bonds.[30] Whereas hydrogen sulfide (H2S) is a gas at room temperature and standard pressure, as its molecules are bound by weaker dipole-dipole interactions.

The transfer of energy from one chemical substance to another depends on the size of energy quanta emitted from one substance. However, heat energy is often transferred more easily from almost any substance to another because the phonons responsible for vibrational and rotational energy levels in a substance have much less energy than photons invoked for the electronic energy transfer. Thus, because vibrational and rotational energy levels are more closely spaced than electronic energy levels, heat is more easily transferred between substances relative to light or other forms of electronic energy. For example, ultraviolet electromagnetic radiation is not transferred with as much efficacy from one substance to another as thermal or electrical energy.

The existence of characteristic energy levels for different chemical substances is useful for their identification by the analysis of spectral lines. Different kinds of spectra are often used in chemical spectroscopy, e.g. IR, microwave, NMR, ESR, etc. Spectroscopy is also used to identify the composition of remote objects - like stars and distant galaxies - by analyzing their radiation spectra.

Emission spectrum of iron

The term chemical energy is often used to indicate the potential of a chemical substance to undergo a transformation through a chemical reaction or to transform other chemical substances.

Reaction

During chemical reactions, bonds between atoms break and form, resulting in different substances with different properties. In a blast furnace, iron oxide, a compound, reacts with carbon monoxide to form iron, one of the chemical elements, and carbon dioxide.

When a chemical substance is transformed as a result of its interaction with another substance or with energy, a chemical reaction is said to have occurred. A chemical reaction is therefore a concept related to the "reaction" of a substance when it comes in close contact with another, whether as a mixture or a solution; exposure to some form of energy, or both. It results in some energy exchange between the constituents of the reaction as well as with the system environment, which may be designed vessels—often laboratory glassware.

Chemical reactions can result in the formation or dissociation of molecules, that is, molecules breaking apart to form two or more smaller molecules, or rearrangement of atoms within or across molecules. Chemical reactions usually involve the making or breaking of chemical bonds. Oxidation, reduction, dissociation, acid-base neutralization and molecular rearrangement are some of the commonly used kinds of chemical reactions.

A chemical reaction can be symbolically depicted through a chemical equation. While in a non-nuclear chemical reaction the number and kind of atoms on both sides of the equation are equal, for a nuclear reaction this holds true only for the nuclear particles viz. protons and neutrons.[31]

The sequence of steps in which the reorganization of chemical bonds may be taking place in the course of a chemical reaction is called its mechanism. A chemical reaction can be envisioned to take place in a number of steps, each of which may have a different speed. Many reaction intermediates with variable stability can thus be envisaged during the course of a reaction. Reaction mechanisms are proposed to explain the kinetics and the relative product mix of a reaction. Many physical chemists specialize in exploring and proposing the mechanisms of various chemical reactions. Several empirical rules, like the Woodward–Hoffmann rules often come in handy while proposing a mechanism for a chemical reaction.

According to the IUPAC gold book, a chemical reaction is "a process that results in the interconversion of chemical species."[32] Accordingly, a chemical reaction may be an elementary reaction or a stepwise reaction. An additional caveat is made, in that this definition includes cases where the interconversion of conformers is experimentally observable. Such detectable chemical reactions normally involve sets of molecular entities as indicated by this definition, but it is often conceptually convenient to use the term also for changes involving single molecular entities (i.e. 'microscopic chemical events').

Ions and salts

The crystal lattice structure of potassium chloride (KCl), a salt which is formed due to the attraction of K+ cations and Cl anions. Note how the overall charge of the ionic compound is zero.

An ion is a charged species, an atom or a molecule, that has lost or gained one or more electrons. When an atom loses an electron and thus has more protons than electrons, the atom is a positively charged ion or cation. When an atom gains an electron and thus has more electrons than protons, the atom is a negatively charged ion or anion. Cations and anions can form a crystalline lattice of neutral salts, such as the Na+ and Cl ions forming sodium chloride, or NaCl. Examples of polyatomic ions that do not split up during acid-base reactions are hydroxide (OH) and phosphate (PO43−).

Plasma is composed of gaseous matter that has been completely ionized, usually through high temperature.

Acidity and basicity

When hydrogen bromide (HBr), pictured, is dissolved in water, it forms the strong acid hydrobromic acid

A substance can often be classified as an acid or a base. There are several different theories which explain acid-base behavior. The simplest is Arrhenius theory, which states than an acid is a substance that produces hydronium ions when it is dissolved in water, and a base is one that produces hydroxide ions when dissolved in water. According to Brønsted–Lowry acid–base theory, acids are substances that donate a positive hydrogen ion to another substance in a chemical reaction; by extension, a base is the substance which receives that hydrogen ion.

A third common theory is Lewis acid-base theory, which is based on the formation of new chemical bonds. Lewis theory explains that an acid is a substance which is capable of accepting a pair of electrons from another substance during the process of bond formation, while a base is a substance which can provide a pair of electrons to form a new bond. According to this theory, the crucial things being exchanged are charges.[33] There are several other ways in which a substance may be classified as an acid or a base, as is evident in the history of this concept.[34]

Acid strength is commonly measured by two methods. One measurement, based on the Arrhenius definition of acidity, is pH, which is a measurement of the hydronium ion concentration in a solution, as expressed on a negative logarithmic scale. Thus, solutions that have a low pH have a high hydronium ion concentration, and can be said to be more acidic. The other measurement, based on the Brønsted–Lowry definition, is the acid dissociation constant (Ka), which measures the relative ability of a substance to act as an acid under the Brønsted–Lowry definition of an acid. That is, substances with a higher Ka are more likely to donate hydrogen ions in chemical reactions than those with lower Ka values.

Redox

Redox (reduction-oxidation) reactions include all chemical reactions in which atoms have their oxidation state changed by either gaining electrons (reduction) or losing electrons (oxidation). Substances that have the ability to oxidize other substances are said to be oxidative and are known as oxidizing agents, oxidants or oxidizers. An oxidant removes electrons from another substance. Similarly, substances that have the ability to reduce other substances are said to be reductive and are known as reducing agents, reductants, or reducers.

A reductant transfers electrons to another substance, and is thus oxidized itself. And because it "donates" electrons it is also called an electron donor. Oxidation and reduction properly refer to a change in oxidation number—the actual transfer of electrons may never occur. Thus, oxidation is better defined as an increase in oxidation number, and reduction as a decrease in oxidation number.

Equilibrium

Although the concept of equilibrium is widely used across sciences, in the context of chemistry, it arises whenever a number of different states of the chemical composition are possible, as for example, in a mixture of several chemical compounds that can react with one another, or when a substance can be present in more than one kind of phase.

A system of chemical substances at equilibrium, even though having an unchanging composition, is most often not static; molecules of the substances continue to react with one another thus giving rise to a dynamic equilibrium. Thus the concept describes the state in which the parameters such as chemical composition remain unchanged over time.

Chemical laws

Chemical reactions are governed by certain laws, which have become fundamental concepts in chemistry. Some of them are:

History

Of definition

The definition of chemistry has changed over time, as new discoveries and theories add to the functionality of the science. The term "chymistry", in the view of noted scientist Robert Boyle in 1661, meant the subject of the material principles of mixed bodies.[35] In 1663 the chemist Christopher Glaser described "chymistry" as a scientific art, by which one learns to dissolve bodies, and draw from them the different substances on their composition, and how to unite them again, and exalt them to a higher perfection.[36]

The 1730 definition of the word "chemistry", as used by Georg Ernst Stahl, meant the art of resolving mixed, compound, or aggregate bodies into their principles; and of composing such bodies from those principles.[37] In 1837, Jean-Baptiste Dumas considered the word "chemistry" to refer to the science concerned with the laws and effects of molecular forces.[38] This definition further evolved until, in 1947, it came to mean the science of substances: their structure, their properties, and the reactions that change them into other substances - a characterization accepted by Linus Pauling.[39] More recently, in 1998, Professor Raymond Chang broadened the definition of "chemistry" to mean the study of matter and the changes it undergoes.[40]

Of discipline

Democritus' atomist philosophy was later adopted by Epicurus (341–270 BCE).

Early civilizations, such as the Egyptians[41] Babylonians, Indians[42] amassed practical knowledge concerning the arts of metallurgy, pottery and dyes, but didn't develop a systematic theory.

A basic chemical hypothesis first emerged in Classical Greece with the theory of four elements as propounded definitively by Aristotle stating that fire, air, earth and water were the fundamental elements from which everything is formed as a combination. Greek atomism dates back to 440 BC, arising in works by philosophers such as Democritus and Epicurus. In 50 BC, the Roman philosopher Lucretius expanded upon the theory in his book De rerum natura (On The Nature of Things).[43][44] Unlike modern concepts of science, Greek atomism was purely philosophical in nature, with little concern for empirical observations and no concern for chemical experiments.[45]

In the Hellenistic world the art of alchemy first proliferated, mingling magic and occultism into the study of natural substances with the ultimate goal of transmuting elements into gold and discovering the elixir of eternal life.[46] Work, particularly the development of distillation, continued in the early Byzantine period with the most famous practitioner being the 4th century Greek-Egyptian Zosimos of Panopolis.[47] Alchemy continued to be developed and practised throughout the Arab world after the Muslim conquests,[48] and from there, and from the Byzantine remnants,[49] diffused into medieval and Renaissance Europe through Latin translations. Some influential Muslim chemists, Abū al-Rayhān al-Bīrūnī,[50] Avicenna[51] and Al-Kindi refuted the theories of alchemy, particularly the theory of the transmutation of metals; and al-Tusi described a version of the conservation of mass, noting that a body of matter is able to change but is not able to disappear.[52]

Jābir ibn Hayyān (Geber), a Persian alchemist whose experimental research laid the foundations of chemistry.

The development of the modern scientific method was slow and arduous, but an early scientific method for chemistry began emerging among early Muslim chemists, beginning with the 9th century Persian or Arabian chemist Jābir ibn Hayyān (known as "Geber" in Europe), who is sometimes referred to as "the father of chemistry".[53][54][55][56] He introduced a systematic and experimental approach to scientific research based in the laboratory, in contrast to the ancient Greek and Egyptian alchemists whose works were largely allegorical and often unintelligble.[57] Under the influence of the new empirical methods propounded by Sir Francis Bacon and others, a group of chemists at Oxford, Robert Boyle, Robert Hooke and John Mayow began to reshape the old alchemical traditions into a scientific discipline. Boyle in particular is regarded as the founding father of chemistry due to his most important work, the classic chemistry text The Sceptical Chymist where the differentiation is made between the claims of alchemy and the empirical scientific discoveries of the new chemistry.[58] He formulated Boyle's law, rejected the classical "four elements" and proposed a mechanistic alternative of atoms and chemical reactions that could be subject to rigorous experiment.[59]

Antoine-Laurent de Lavoisier is considered the "Father of Modern Chemistry".[60]

The theory of phlogiston (a substance at the root of all combustion) was propounded by the German Georg Ernst Stahl in the early 18th century and was only overturned by the end of the century by the French chemist Antoine Lavoisier, the chemical analogue of Newton in physics; who did more than any other to establish the new science on proper theoretical footing, by elucidating the principle of conservation of mass and developing a new system of chemical nomenclature used to this day.[61]

Before his work, though, many important discoveries had been made, specifically relating to the nature of 'air' which was discovered to be composed of many different gases. The Scottish chemist Joseph Black (the first experimental chemist) and the Dutchman J. B. van Helmont discovered carbon dioxide, or what Black called 'fixed air' in 1754; Henry Cavendish discovered hydrogen and elucidated its properties and Joseph Priestley and, independently, Carl Wilhelm Scheele isolated pure oxygen.

In his periodic table, Dmitri Mendeleev predicted the existence of 7 new elements,[62] and placed all 60 elements known at the time in their correct places.[63]

English scientist John Dalton proposed the modern theory of atoms; that all substances are composed of indivisible 'atoms' of matter and that different atoms have varying atomic weights.

The development of the electrochemical theory of chemical combinations occurred in the early 19th century as the result of the work of two scientists in particular, J. J. Berzelius and Humphry Davy, made possible by the prior invention of the voltaic pile by Alessandro Volta. Davy discovered nine new elements including the alkali metals by extracting them from their oxides with electric current.[64]

British William Prout first proposed ordering all the elements by their atomic weight as all atoms had a weight that was an exact multiple of the atomic weight of hydrogen. J. A. R. Newlands devised an early table of elements, which was then developed into the modern periodic table of elements[65] in the 1860s by Dmitri Mendeleev and independently by several other scientists including Julius Lothar Meyer.[66][67] The inert gases, later called the noble gases were discovered by William Ramsay in collaboration with Lord Rayleigh at the end of the century, thereby filling in the basic structure of the table.


Top: Expected results: alpha particles passing through the plum pudding model of the atom undisturbed.
Bottom: Observed results: a small portion of the particles were deflected, indicating a small, concentrated charge.

At the turn of the twentieth century the theoretical underpinnings of chemistry were finally understood due to a series of remarkable discoveries that succeeded in probing and discovering the very nature of the internal structure of atoms. In 1897, J. J. Thomson of Cambridge University discovered the electron and soon after the French scientist Becquerel as well as the couple Pierre and Marie Curie investigated the phenomenon of radioactivity. In a series of pioneering scattering experiments Ernest Rutherford at the University of Manchester discovered the internal structure of the atom and the existence of the proton, classified and explained the different types of radioactivity and successfully transmuted the first element by bombarding nitrogen with alpha particles.

His work on atomic structure was improved on by his students, the Danish physicist Niels Bohr and Henry Moseley. The electronic theory of chemical bonds and molecular orbitals was developed by the American scientists Linus Pauling and Gilbert N. Lewis.

The year 2011 was declared by the United Nations as the International Year of Chemistry.[68] It was an initiative of the International Union of Pure and Applied Chemistry, and of the United Nations Educational, Scientific, and Cultural Organization and involves chemical societies, academics, and institutions worldwide and relied on individual initiatives to organize local and regional activities.

Organic chemistry was developed by Justus von Liebig and others, following Friedrich Wöhler's synthesis of urea which proved that living organisms were, in theory, reducible to chemistry.[69] Other crucial 19th century advances were; an understanding of valence bonding (Edward Frankland in 1852) and the application of thermodynamics to chemistry (J. W. Gibbs and Svante Arrhenius in the 1870s).


Practice

Subdisciplines

Chemistry is typically divided into several major sub-disciplines. There are also several main cross-disciplinary and more specialized fields of chemistry.[70]

Other disciplines within chemistry are traditionally grouped by the type of matter being studied or the kind of study. These include inorganic chemistry, the study of inorganic matter; organic chemistry, the study of organic (carbon-based) matter; biochemistry, the study of substances found in biological organisms; physical chemistry, the study of chemical processes using physical concepts such as thermodynamics and quantum mechanics; and analytical chemistry, the analysis of material samples to gain an understanding of their chemical composition and structure. Many more specialized disciplines have emerged in recent years, e.g. neurochemistry the chemical study of the nervous system (see subdisciplines).

Other fields include agrochemistry, astrochemistry (and cosmochemistry), atmospheric chemistry, chemical engineering, chemical biology, chemo-informatics, electrochemistry, environmental chemistry, femtochemistry, flavor chemistry, flow chemistry, geochemistry, green chemistry, histochemistry, history of chemistry, hydrogenation chemistry, immunochemistry, marine chemistry, materials science, mathematical chemistry, mechanochemistry, medicinal chemistry, molecular biology, molecular mechanics, nanotechnology, natural product chemistry, oenology, organometallic chemistry, petrochemistry, pharmacology, photochemistry, physical organic chemistry, phytochemistry, polymer chemistry, radiochemistry, solid-state chemistry, sonochemistry, supramolecular chemistry, surface chemistry, synthetic chemistry, thermochemistry, and many others.

Industry

The chemical industry represents an important economic activity worldwide. The global top 50 chemical producers in 2013 had sales of US$980.5 billion with a profit margin of 10.3%.[72]

Professional societies

See also

References

  1. ^ name=definition>"What is Chemistry?". Chemweb.ucc.ie. Retrieved 2011-06-12. 
  2. ^ Chemistry. (n.d.). Merriam-Webster's Medical Dictionary. Retrieved August 19, 2007.
  3. ^ Carsten Reinhardt. Chemical Sciences in the 20th Century: Bridging Boundaries. Wiley-VCH, 2001. ISBN 3-527-30271-9. Pages 1–2.
  4. ^ Theodore L. Brown, H. Eugene Lemay, Bruce Edward Bursten, H. Lemay. Chemistry: The Central Science. Prentice Hall; 8 edition (1999). ISBN 0-13-010310-1. Pages 3–4.
  5. ^ Selected Classic Papers from the History of Chemistry
  6. ^ "History of Alchemy". Alchemy Lab. Retrieved 2011-06-12. 
  7. ^ Strathern, P. (2000). Mendeleyev's Dream – the Quest for the Elements. New York: Berkley Books.
  8. ^ a b "alchemy", entry in The Oxford English Dictionary, J. A. Simpson and E. S. C. Weiner, vol. 1, 2nd ed., 1989, ISBN 0-19-861213-3.
  9. ^ p. 854, "Arabic alchemy", Georges C. Anawati, pp. 853–885 in Encyclopedia of the history of Arabic science, eds. Roshdi Rashed and Régis Morelon, London: Routledge, 1996, vol. 3, ISBN 0-415-12412-3.
  10. ^ Weekley, Ernest (1967). Etymological Dictionary of Modern English. New York: Dover Publications. ISBN 0-486-21873-2
  11. ^ "chemical bonding". Britannica. Encyclopædia Britannica. Retrieved 1 November 2012. 
  12. ^ Matter: Atoms from Democritus to Dalton by Anthony Carpi, Ph.D.
  13. ^ IUPAC Gold Book Definition
  14. ^ "California Occupational Guide Number 22: Chemists". Calmis.ca.gov. 1999-10-29. Retrieved 2011-06-12. 
  15. ^ "General Chemistry Online - Companion Notes: Matter". Antoine.frostburg.edu. Retrieved 2011-06-12. 
  16. ^ Armstrong, James (2012). General, Organic, and Biochemistry: An Applied Approach. Brooks/Cole. p. 48. ISBN 978-0-534-49349-3. 
  17. ^ Burrows et al. 2008, p. 13.
  18. ^ a b Housecroft & Sharpe 2008, p. 2.
  19. ^ Burrows et al. 2009, p. 110.
  20. ^ Burrows et al. 2008, p. 12.
  21. ^ "IUPAC Nomenclature of Organic Chemistry". Acdlabs.com. Retrieved 2011-06-12. 
  22. ^ Connelly, Neil G.; Damhus, Ture; Hartshorn, Richard M.; Hutton, Alan T. Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations 2005. RSCPublishing. pp. 5–12. ISBN 0-85404-438-8. 
  23. ^ Hill, J.W.; Petrucci, R.H.; McCreary, T.W.; Perry, S.S. (2005). General Chemistry (4th ed.). Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Prentice Hall. p. 37. 
  24. ^ M. M. Avedesian; Hugh Baker. Magnesium and Magnesium Alloys. ASM International. p. 59. 
  25. ^ "Official SI Unit definitions". Bipm.org. Retrieved 2011-06-12. 
  26. ^ Burrows et al. 2008, p. 16.
  27. ^ Atkins & de Paula 2009, p. 9.
  28. ^ Visionlearning. "Chemical Bonding by Anthony Carpi, Ph". visionlearning. Retrieved 2011-06-12. 
  29. ^ Reilly, Michael. (2007). Mechanical force induces chemical reaction, NewScientist.com news service, Reilly
  30. ^ Changing States of Matter - Chemforkids.com
  31. ^ Chemical Reaction Equation- IUPAC Goldbook
  32. ^ Gold Book Chemical Reaction IUPAC Goldbook
  33. ^ "The Lewis Acid-Base Concept". Apsidium. May 19, 2003. Archived from the original on 2008-05-27. Retrieved 2010-07-31. [unreliable source?]
  34. ^ "History of Acidity". Bbc.co.uk. 2004-05-27. Retrieved 2011-06-12. 
  35. ^ Boyle, Robert (1661). The Sceptical Chymist. New York: Dover Publications, Inc. (reprint). ISBN 0-486-42825-7. 
  36. ^ Glaser, Christopher (1663). Traite de la chymie. Paris.  as found in: Kim, Mi Gyung (2003). Affinity, That Elusive Dream - A Genealogy of the Chemical Revolution. The MIT Press. ISBN 0-262-11273-6. 
  37. ^ Stahl, George, E. (1730). Philosophical Principles of Universal Chemistry. London. 
  38. ^ Dumas, J. B. (1837). 'Affinite' (lecture notes), vii, pg 4. "Statique chimique", Paris: Academie des Sciences
  39. ^ Pauling, Linus (1947). General Chemistry. Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-65622-5. 
  40. ^ Chang, Raymond (1998). Chemistry, 6th Ed. New York: McGraw Hill. ISBN 0-07-115221-0. 
  41. ^ First chemists, February 13, 1999, New Scientist
  42. ^ Barnes, Ruth. Textiles in Indian Ocean Societies. Routledge. p. 1. 
  43. ^ Lucretius (50 BCE). "de Rerum Natura (On the Nature of Things)". The Internet Classics Archive. Massachusetts Institute of Technology. Retrieved 9 January 2007.  Check date values in: |date= (help)
  44. ^ Simpson, David (29 June 2005). "Lucretius (c. 99 - c. 55 BCE)". The Internet History of Philosophy. Retrieved 2007-01-09. 
  45. ^ Strodach, George K. (2012). The Art of Happiness. New York: Penguin Classics. pp. 7–8. ISBN 0-14-310721-6. 
  46. ^ "International Year of Chemistry - The History of Chemistry". G.I.T. Laboratory Journal Europe. Feb 25, 2011. Retrieved March 12, 2013. 
  47. ^ Bryan H. Bunch & Alexander Hellemans (2004). The History of Science and Technology. Houghton Mifflin Harcourt. p. 88. ISBN 0-618-22123-9. 
  48. ^ Morris Kline (1985) Mathematics for the nonmathematician. Courier Dover Publications. p. 284. ISBN 0-486-24823-2
  49. ^ Marcelin Berthelot, Collection des anciens alchimistes grecs (3 vol., Paris, 1887–1888, p.161); F. Sherwood Taylor, "The Origins of Greek Alchemy," Ambix 1 (1937), 40.
  50. ^ Marmura, Michael E.; Nasr, Seyyed Hossein (1965). "An Introduction to Islamic Cosmological Doctrines. Conceptions of Nature and Methods Used for Its Study by the Ikhwan Al-Safa'an, Al-Biruni, and Ibn Sina by Seyyed Hossein Nasr". Speculum. 40 (4): 744–746. JSTOR 2851429. doi:10.2307/2851429. 
  51. ^ Robert Briffault (1938). The Making of Humanity, p. 196-197.
  52. ^ Alakbarov, Farid (2001). "A 13th-Century Darwin? Tusi's Views on Evolution". Azerbaijan International. 9: 2. 
  53. ^ Derewenda, Zygmunt S.; Derewenda, ZS (2007). "On wine, chirality and crystallography". Acta Crystallographica Section A. 64 (Pt 1): 246–258 [247]. Bibcode:2008AcCrA..64..246D. PMID 18156689. doi:10.1107/S0108767307054293. 
  54. ^ John Warren (2005). "War and the Cultural Heritage of Iraq: a sadly mismanaged affair", Third World Quarterly, Volume 26, Issue 4 & 5, p. 815-830.
  55. ^ Dr. A. Zahoor (1997), JABIR IBN HAIYAN (Geber)
  56. ^ Paul Vallely, How Islamic inventors changed the world, The Independent, 10 March 2006
  57. ^ Kraus, Paul, Jâbir ibn Hayyân, Contribution à l'histoire des idées scientifiques dans l'Islam. I. Le corpus des écrits jâbiriens. II. Jâbir et la science grecque,. Cairo (1942-1943). Repr. By Fuat Sezgin, (Natural Sciences in Islam. 67-68), Frankfurt. 2002:

    "To form an idea of the historical place of Jabir's alchemy and to tackle the problem of its sources, it is advisable to compare it with what remains to us of the alchemical literature in the Greek language. One knows in which miserable state this literature reached us. Collected by Byzantine scientists from the tenth century, the corpus of the Greek alchemists is a cluster of incoherent fragments, going back to all the times since the third century until the end of the Middle Ages."

    "The efforts of Berthelot and Ruelle to put a little order in this mass of literature led only to poor results, and the later researchers, among them in particular Mrs. Hammer-Jensen, Tannery, Lagercrantz, von Lippmann, Reitzenstein, Ruska, Bidez, Festugiere and others, could make clear only few points of detail…

    The study of the Greek alchemists is not very encouraging. An even surface examination of the Greek texts shows that a very small part only was organized according to true experiments of laboratory: even the supposedly technical writings, in the state where we find them today, are unintelligible nonsense which refuses any interpretation.

    It is different with Jabir's alchemy. The relatively clear description of the processes and the alchemical apparatuses, the methodical classification of the substances, mark an experimental spirit which is extremely far away from the weird and odd esotericism of the Greek texts. The theory on which Jabir supports his operations is one of clearness and of an impressive unity. More than with the other Arab authors, one notes with him a balance between theoretical teaching and practical teaching, between the `ilm and the `amal. In vain one would seek in the Greek texts a work as systematic as that which is presented for example in the Book of Seventy."

    (cf. Ahmad Y Hassan. "A Critical Reassessment of the Geber Problem: Part Three". Archived from the original on 2008-11-20. Retrieved 2008-08-09. )

  58. ^ "Robert Boyle, Founder of Modern Chemistry" Harry Sootin (2011)
  59. ^ "History - Robert Boyle (1627–1691)". BBC. Retrieved 2011-06-12. 
  60. ^ Eagle, Cassandra T.; Jennifer Sloan (1998). "Marie Anne Paulze Lavoisier: The Mother of Modern Chemistry". The Chemical Educator. 3 (5): 1–18. doi:10.1007/s00897980249a. 
  61. ^ Mi Gyung Kim (2003). Affinity, that Elusive Dream: A Genealogy of the Chemical Revolution. MIT Press. p. 440. ISBN 0-262-11273-6. 
  62. ^ Chemistry 412 course notes. "A Brief History of the Development of Periodic Table". Western Oregon University. Retrieved July 20, 2015. 
  63. ^ Note: "...it is surely true that had Mendeleev never lived modern chemists would be using a Periodic Table" and "Dmitri Mendeleev". Royal Society of Chemistry. Retrieved July 18, 2015. 
  64. ^ Davy, Humphry (1808). "On some new Phenomena of Chemical Changes produced by Electricity, particularly the Decomposition of the fixed Alkalies, and the Exhibition of the new Substances, which constitute their Bases". Philosophical Transactions of the Royal Society. Royal Society of London. 98 (0): 1–45. doi:10.1098/rstl.1808.0001. 
  65. ^ Winter, Mark. "WebElements: the periodic table on the web". The University of Sheffield. Archived from the original on January 4, 2014. Retrieved January 27, 2014. 
  66. ^ "Julius Lothar Meyer and Dmitri Ivanovich Mendeleev". Chemical Heritage Foundation. Retrieved July 18, 2015. 
  67. ^ "What makes these family likenesses among the elements? In the 1860s everyone was scratching their heads about that, and several scientists moved towards rather similar answers. The man who solved the problem most triumphantly was a young Russian called Dmitri Ivanovich Mendeleev, who visited the salt mine at Wieliczka in 1859." Bronowski, Jacob (1973). The Ascent of Man. Little, Brown and Company. p. 322. ISBN 0-316-10930-4. 
  68. ^ "Chemistry". Chemistry2011.org. Retrieved 2012-03-10. 
  69. ^ Ihde, Aaron John (1984). The Development of Modern Chemistry. Courier Dover Publications. p. 164. ISBN 0-486-64235-6. 
  70. ^ W.G. Laidlaw; D.E. Ryan And Gary Horlick; H.C. Clark, Josef Takats, And Martin Cowie; R.U. Lemieux (1986-12-10). "Chemistry Subdisciplines". The Canadian Encyclopedia. Retrieved 2011-06-12. 
  71. ^ Herbst, Eric (May 12, 2005). "Chemistry of Star-Forming Regions". Journal of Physical Chemistry A. 109 (18): 4017–4029. Bibcode:2005JPCA..109.4017H. PMID 16833724. doi:10.1021/jp050461c. 
  72. ^ Tullo, Alexander H. (28 July 2014). "C&EN’s Global Top 50 Chemical Firms For 2014". Chemical & Engineering News. American Chemical Society. Retrieved 22 August 2014. 

Bibliography

Further reading

Popular reading
Introductory undergraduate text books
Advanced undergraduate-level or graduate text books
  • Atkins, P.W. Physical Chemistry (Oxford University Press) ISBN 0-19-879285-9
  • Atkins, P.W. et al. Molecular Quantum Mechanics (Oxford University Press)
  • McWeeny, R. Coulson's Valence (Oxford Science Publications) ISBN 0-19-855144-4
  • Pauling, L. The Nature of the chemical bond (Cornell University Press) ISBN 0-8014-0333-2
  • Pauling, L., and Wilson, E. B. Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry (Dover Publications) ISBN 0-486-64871-0
  • Smart and Moore Solid State Chemistry: An Introduction (Chapman and Hall) ISBN 0-412-40040-5
  • Stephenson, G. Mathematical Methods for Science Students (Longman) ISBN 0-582-44416-0

External links