Хімія — природнича наука.

Що вивчає хімія?

Ви вже знаєте, що світ, який нас оточує, складається з різних речовин. Ми вдихаємо кисень повітря, а видихаємо вуглекислий газ, наше життя неможливе без води. Ми живемо в будинках із цегли та бетону, а на пляжі будуємо палаци з піску. Ми користуємося милом, зубною пастою, парфумами, а в разі застуди приймаємо ліки та вітаміни. Усе це — приклади речовин і сумішей речовин, які трапляються в природі або створені людиною. Вивчаючи природничі курси, ви вже ознайомилися з багатьма речовинами та деякими їхніми властивостями. Ви знаєте, що речовини в природі можуть взаємодіяти одна з одною, унаслідок чого вони перетворюються на нові речовини. Залізо у вологому повітрі вкривається шаром крихкої бурої іржі; молоко скисає в теплі, перетворюючись на кисляк; дрова горять у печі, перетворюючись на попіл . Речовинам притаманні певні властивості, і нам важливо їх знати, щоб застосовувати з користю для себе й не завдавати шкоди довкіллю. Усе розмаїття речовин, їхні хімічні та фізичні властивості вивчають хіміки й хімікині.

Речовини та матеріали: вода і пісок; гума; капрон

Перетворення навколо нас: іржавіння заліза; перетворення деревини на попіл у багатті; вибух піротехнічних сумішей під час феєрверка

Основне завдання хімії — дослідження складу, будови та властивостей речовин, а також умов, за яких речовини можуть перетворюватися на інші речовини.

Що таке речовина?

У хімії словом «речовина» називають усе, що має масу та займає простір: це і тверді речовини, і рідини, і гази. Приміром, кисень, вода, вуглекислий газ — це різні речовини: вони мають певні властивості, кожна із цих речовин складається з молекул, які відрізняються від молекул іншої речовини. Перетворення різних речовин ви досліджуватимете на уроках хімії.

Однією з речовин, що відомі людству з давніх-давен, є золото. Вироби із золота знаходять під час розкопок поселень епохи неоліту. Від кінця IV тисячоліття до н. е. в Давньому Єгипті золото використовували як гроші. До сьогодні золото є найважливішою речовиною світової фінансової системи.

Чому, на вашу думку, люди використовують саме золото як платіжний засіб і як міру багатства? Які ще речовини відомі людству з давніх часів?

Хімія є однією з наук про природу, або природничою наукою. Які ще науки називають природничими?

У природі все взаємопов’язане, тож вивчати природу слід в усьому її розмаїтті. Кожна з природничих наук має свої об’єкти дослідження та свої особливості. Часто природничі науки вивчають різні властивості одних і тих самих об’єктів

Природничі науки й приклади об’єктів їхнього дослідження:

а — Усесвіт, галактики та зорі досліджує астрономія;

б — окремі планети та їхні супутники досліджують астрономія, фізика та хімія; в — хімічний склад ґрунтів і води досліджують хімія та геологія;

г — частинки, з яких складаються речовини, г досліджують і хімія, і фізика

У хімії традиційно виділяють певні розділи: загальна, неорганічна, органічна тощо. Хімія пов’язана з іншими науками про природу, на межі яких виникають суміжні інтегровані науки та розділи, приклади яких наведено на схемі.

Ґрунтуючись на знаннях про властивості речовин, хіміки й хімікині пропонують напрямки можливого використання речовин у побуті та промисловості. Завдяки хімії сьогодні можуть одержувати речовини та матеріали з наперед заданими властивостями, зокрема, лікарські речовини, пластмаси, тканини тощо.

Які ще об'єкти досліджують астрономія, біологія, географія, фізика? У чому виявляється зв'язок між об'єктами вивчення цих наук і тим, що вивчає хімія?

Хімічна наука не стоїть на місці, перед науковою спільнотою постають нові складні завдання, до розв’язування яких, маємо надію, долучитеся й ви.

Насамперед це одержання нових матеріалів та енергії. Звучить, можливо, не дуже цікаво, утім деякі напрямки досліджень сьогодні здаються фантастичними.

Із довгих вуглецевих трубок можна виготовляти тонкі волокна, міцніші за сталеві канати. А покриття з графену зробить літаки й космічні кораблі міцнішими за підземний бункер.

Уявіть волосинку, яка є електричним дротом для суперкомп'ютера. Можливо, у майбутньому з таких дротів виготовлятимуть штучні нерви для людини.

Наномашини... Що спадає на думку? Уявіть собі наноліфт — молекулу, яка зможе рухатися вздовж волоконця й «перевозити» вантажі. Або нанопружину чи нанопропелер, які у 80 000 разів менші за товщину людської волосини.

Як роблять тісто для булочок? Змішують борошно, воду, дріжджі — і невдовзі тісто готове. Можливо, що в майбутньому можна буде звечора покласти в бензобак сіно, додати спеціальні дріжджі, і до ранку все перетвориться на якісне й екологічне пальне.

Певна річ, наведеним переліком не обмежуються виклики сьогодення до хімічної спільноти. Нагальними завданнями хімії є розроблення нових ліків, способів одержання енергії, вирішення проблеми утилізації сміття та багато-багато іншого.

Дізнайтеся більше

Сучасні напрямки розвитку хімічної науки іноді навіть звучать дуже цікаво. Так, 2022 року Нобелівську премію з хімії здобули Каролін Бертоцці, Мортен Мелдал, Баррі Шарплесс «За розробку технології клік-хімії та біоортогональної хімії». Чи можете ви за назвою припустити, що саме досліджували науковці й науковиця?

Прочитайте завдання, які постають перед науковою спільнотою природничої галузі. Висловіть припущення, які з них можна розв’язувати засобами хімії, а які — засобами інших наук.

• 1. Уплив кліматичних змін на різні регіони планети.

• 2. Визначення складу атмосфери та вмісту парникових газів у повітрі.

• 3. Взаємодія рослин і тварин в екосистемах.

• 4. Уплив речовин, що містяться в ґрунті та водоймах, на рослинний світ.

• 5. Розподіл видів тварин та адаптування їх до зміни умов середовища.

• 6. Принципи роботи сонячних панелей і вітрових турбін.

• 7. Розроблення матеріалів для виробництва електричних акумуляторів.

• 8. Пошук нових ресурсів для виробництва енергії.

• 9. Ризики природних катастроф, на кшталт землетрусів і вивержень вулканів.

• 10. Уплив процесів, що відбуваються під землею, на склад ґрунтів і води.

Речовини та їхні перетворення досліджують не лише хіміки. Один і той самий об’єкт може зацікавити різних фахівців. Наприклад, алмаз — найтвердіший у світі мінерал.

Переглядаємо відеоурок