1.1: Kemia katika Muktadha
- Page ID
- 176729
- Eleza maendeleo ya kihistoria ya kemia
- Kutoa mifano ya umuhimu wa kemia katika maisha ya kila siku
- Eleza njia ya kisayansi na hutoa taarifa ya mchakato wa kisayansi
- Tofauti kati ya nadharia, nadharia, na sheria
- Kutoa mifano inayoonyesha vikoa vya macroscopic, microscopic, na mfano
Katika historia ya binadamu, watu wamejaribu kubadili jambo kuwa fomu muhimu zaidi. Wazee wetu wa Stone Age walipiga vipande vya jiwe katika zana muhimu na kuni zilizochongwa kwenye sanamu na vidole. Juhudi hizi zilihusisha kubadilisha sura ya dutu bila kubadilisha dutu yenyewe. Lakini ujuzi wetu ulipoongezeka, binadamu walianza kubadilisha muundo wa vitu pia—udongo ulibadilishwa kuwa ufinyanzi, ngozi ziliponywa kutengeneza nguo, ores za shaba zilibadilishwa kuwa zana za shaba na silaha, na nafaka ikafanywa kuwa mkate.
Binadamu walianza kufanya mazoezi ya kemia walipojifunza kudhibiti moto na kuitumia kupika, kutengeneza ufinyanzi, na kuyeyusha metali. Baadaye, walianza kutenganisha na kutumia vipengele maalum vya suala. Dawa mbalimbali kama vile aloe, manemane, na afyuni zilitengwa na mimea. Dyes, kama vile indigo na zambarau za Tyrian, ziliondolewa kwenye jambo la mimea na wanyama. Vyuma viliunganishwa kuunda aloi-kwa mfano shaba na bati zilichanganywa pamoja ili kutengeneza shaba-na mbinu zenye kufafanua zaidi za smelting zinazozalishwa chuma. Alkali ziliondolewa kwenye majivu, na sabuni ziliandaliwa kwa kuchanganya alkali hizi na mafuta. Pombe ilizalishwa na fermentation na kutakaswa na kunereka.
Majaribio ya kuelewa tabia ya suala hupanua nyuma kwa zaidi ya miaka 2500. Mapema karne ya sita KK, wanafalsafa wa Kigiriki walijadili mfumo ambao maji yalikuwa msingi wa vitu vyote. Huenda umesikia kuhusu Kigiriki kudai kwamba jambo lina mambo manne: dunia, hewa, moto, na maji. Baadaye, mchanganyiko wa teknolojia ya kemikali na uvumi falsafa walikuwa kuenea kutoka Misri, China, na Mediterranean mashariki na alchemists, ambaye alijitahidi kubadilisha “metali msingi” kama vile risasi katika “vyuma vyeo” kama dhahabu, na kujenga elixirs kutibu magonjwa na kupanua maisha (Kielelezo \(\PageIndex{1}\)).
Kutoka kwa alchemy alikuja maendeleo ya kihistoria ambayo yalisababisha kemia ya kisasa: kutengwa kwa madawa ya kulevya kutoka vyanzo vya asili, madini, na sekta ya rangi. Leo, kemia inaendelea kuimarisha uelewa wetu na kuboresha uwezo wetu wa kuunganisha na kudhibiti tabia ya jambo. Jitihada hii imefanikiwa sana kwamba watu wengi hawatambui ama nafasi kuu ya kemia kati ya sayansi wala umuhimu na ulimwengu wa kemia katika maisha ya kila siku.
Kemia: Sayansi ya Kati
Wakati mwingine kemia hujulikana kama “sayansi ya kati” kutokana na ushirikiano wake na safu kubwa ya taaluma nyingine za STEM (STEM inasimama kwa maeneo ya utafiti katika nyanja za sayansi, teknolojia, uhandisi, na hisabati). Kemia na lugha ya maduka ya dawa hufanya majukumu muhimu katika biolojia, dawa, sayansi ya vifaa, forensics, sayansi ya mazingira, na maeneo mengine mengi (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Kanuni za msingi za fizikia ni muhimu kwa kuelewa mambo mengi ya kemia, na kuna mwingiliano mkubwa kati ya taaluma ndogo nyingi ndani ya nyanja hizo mbili, kama vile fizikia ya kemikali na kemia ya nyuklia. Hisabati, sayansi ya kompyuta, na nadharia ya habari hutoa zana muhimu zinazotusaidia kuhesabu, kutafsiri, kuelezea, na kwa ujumla kufanya maana ya ulimwengu wa kemikali. Biolojia na kemia hujiunga katika biokemia, ambayo ni muhimu kwa kuelewa mambo mengi magumu na taratibu zinazoweka viumbe hai (kama vile sisi) hai. Uhandisi wa kemikali, sayansi ya vifaa, na teknolojia ya nanoteknolojia huchanganya kanuni za kemikali na matokeo ya upimaji ili kuzalisha vitu muhimu, kuanzia petroli hadi vitambaa hadi umeme Kilimo, sayansi ya chakula, sayansi ya mifugo, na kutengeneza pombe na mvinyo husaidia kutoa riziki kwa namna ya chakula na vinywaji kwa idadi ya watu duniani. Dawa, pharmacology, bioteknolojia, na botania kutambua na kuzalisha vitu vinavyosaidia kutuweka na afya. Sayansi ya mazingira, jiolojia, oceanografia, na sayansi ya anga huingiza mawazo mengi ya kemikali ili kutusaidia kuelewa vizuri na kulinda ulimwengu wetu wa kimwili. Mawazo ya kemikali hutumiwa kusaidia kuelewa ulimwengu katika astronomia na kosmolojia.
Je, ni baadhi ya mabadiliko katika jambo ambalo ni muhimu kwa maisha ya kila siku? Kuchimba na kuimarisha chakula, kuunganisha polima zinazotumika kutengeneza nguo, vyombo, cookware, na kadi za mkopo, na kusafisha mafuta yasiyosafishwa kuwa petroli na bidhaa nyingine ni mifano michache tu. Unapoendelea kupitia kozi hii, utagundua mifano mingi tofauti ya mabadiliko katika muundo na muundo wa suala, jinsi ya kuainisha mabadiliko haya na jinsi yalitokea, sababu zao, mabadiliko ya nishati yanayoongozana nao, na kanuni na sheria zinazohusika. Unapojifunza kuhusu mambo haya, utajifunza kemia, utafiti wa utungaji, mali, na mwingiliano wa jambo. Mazoezi ya kemia hayatoshi kwa vitabu vya kemia au maabara: Inatokea kila mtu anapohusika na mabadiliko katika suala au katika hali ambayo inaweza kusababisha mabadiliko hayo.
Njia ya kisayansi
Kemia ni sayansi inayotokana na uchunguzi na majaribio. Kufanya kemia kunahusisha kujaribu kujibu maswali na kueleza uchunguzi katika suala la sheria na nadharia za kemia, kwa kutumia taratibu zinazokubaliwa na jamii ya kisayansi. Hakuna njia moja ya kujibu swali au kuelezea uchunguzi, lakini kuna kipengele cha kawaida kwa kila mbinu: Kila hutumia ujuzi kulingana na majaribio ambayo yanaweza kutolewa tena ili kuthibitisha matokeo. Njia zingine zinahusisha hypothesis, maelezo ya tentative ya uchunguzi ambayo hufanya kama mwongozo wa kukusanya na kuangalia habari. Sisi mtihani hypothesis kwa majaribio, hesabu, na/au kulinganisha na majaribio ya wengine na kisha kuboresha kama inahitajika.
Baadhi ya nadharia ni majaribio ya kueleza tabia ambayo ni muhtasari katika sheria. Sheria za sayansi zinafupisha idadi kubwa ya uchunguzi wa majaribio, na kuelezea au kutabiri sehemu fulani ya ulimwengu wa asili. Ikiwa hypothesis hiyo inageuka kuwa na uwezo wa kuelezea mwili mkubwa wa data ya majaribio, inaweza kufikia hali ya nadharia. Nadharia za kisayansi ni vizuri substantiated, kina, maelezo testable ya mambo fulani ya asili. Nadharia zinakubaliwa kwa sababu zinatoa maelezo ya kuridhisha, lakini zinaweza kubadilishwa kama data mpya zinapatikana. Njia ya ugunduzi inayoongoza kutoka swali na uchunguzi wa sheria au nadharia ya nadharia, pamoja na ukaguzi wa majaribio ya nadharia na mabadiliko yoyote muhimu ya nadharia, inaitwa njia ya kisayansi (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).
Domains ya Kemia
Wanakemia hujifunza na kuelezea tabia ya suala na nishati katika nyanja tatu tofauti: macroscopic, microscopic, na mfano. Vikoa hivi hutoa njia tofauti za kuzingatia na kuelezea tabia za kemikali.
Macro ni neno la Kigiriki linalomaanisha “kubwa.” Kikoa cha macroscopic kinajulikana kwetu: Ni eneo la mambo ya kila siku ambayo ni kubwa ya kutosha kuhisi moja kwa moja na kuona binadamu au kugusa. Katika maisha ya kila siku, hii ni pamoja na chakula unachokula na upepo unaojisikia kwenye uso wako. Kikoa cha macroscopic kinajumuisha kemia ya kila siku na maabara, ambapo tunachunguza na kupima mali za kimwili na kemikali, au mabadiliko kama vile wiani, umumunyifu, na kuwaka.
Domain microscopic ya kemia ni karibu daima alitembelea katika mawazo. Micro pia inatokana na Kigiriki na inamaanisha “ndogo.” Vipengele vingine vya vikoa vya microscopic vinaonekana kupitia darubini, kama vile picha iliyokuza ya grafiti au bakteria. Virusi, kwa mfano, ni ndogo mno kuonekana kwa jicho la uchi, lakini tunaposumbuliwa na baridi, tunakumbushwa jinsi ilivyo halisi.
Hata hivyo, wengi wa masomo katika uwanja microscopic ya kemia-kama vile atomi na moleki-ni ndogo mno kuonekana hata kwa hadubini standard na mara nyingi lazima ionyeshe katika akili. Vipengele vingine vya uwanja wa microscopic ni pamoja na ions na elektroni, protoni na nyutroni, na vifungo vya kemikali, ambayo kila moja ni ndogo mno kuona. Uwanja huu unajumuisha atomi za chuma za mtu binafsi katika waya, ions zinazounda kioo cha chumvi, mabadiliko katika molekuli ya mtu binafsi ambayo husababisha mabadiliko ya rangi, uongofu wa molekuli za virutubisho kuwa tishu na nishati, na mageuzi ya joto kama vifungo vinavyoshikilia atomi pamoja huundwa.
Kikoa cha mfano kina lugha maalumu inayotumiwa kuwakilisha vipengele vya vikoa vya macroscopic na microscopic. Ishara za kemikali (kama vile zile zinazotumiwa katika meza ya mara kwa mara), formula za kemikali, na milinganyo ya kemikali ni sehemu ya uwanja wa mfano, kama vile grafu na michoro. Tunaweza pia kuzingatia mahesabu kama sehemu ya uwanja wa mfano. Ishara hizi zina jukumu muhimu katika kemia kwa sababu zinasaidia kutafsiri tabia ya uwanja wa macroscopic kwa suala la vipengele vya uwanja wa microscopic. Moja ya changamoto kwa wanafunzi kujifunza kemia ni kutambua kwamba alama hiyo inaweza kuwakilisha mambo tofauti katika nyanja macroscopic na microscopic, na moja ya vipengele vinavyofanya kemia kuvutia ni matumizi ya uwanja ambao lazima kufikiri kuelezea tabia katika uwanja ambayo inaweza kuwa kuzingatiwa.
Njia muhimu ya kuelewa nyanja tatu ni kupitia dutu muhimu na ya kawaida ya maji. Kwamba maji ni kioevu kwa joto la wastani, itafungia kuunda imara kwenye joto la chini, na kuchemsha kuunda gesi kwenye joto la juu (Kielelezo 1.1.4) ni uchunguzi wa macroscopic. Lakini baadhi ya mali ya maji huanguka katika uwanja wa microscopic- kile ambacho hatuwezi kuchunguza kwa jicho la uchi. Maelezo ya maji kama yanajumuisha atomi mbili za hidrojeni na atomi moja ya oksijeni, na maelezo ya kufungia na kuchemsha kwa suala la vivutio kati ya molekuli hizi, ni ndani ya uwanja wa microscopic. Fomu H 2 O, ambayo inaweza kuelezea maji katika ngazi za macroscopic au microscopic, ni mfano wa uwanja wa mfano. Vifupisho (g) kwa gesi, (s) kwa imara, na (l) kwa kioevu pia ni mfano.
Dhana muhimu na Muhtasari
Kemia inahusika na muundo, muundo, na mali ya suala, na njia ambazo aina mbalimbali za suala zinaweza kuingiliana. Hivyo, inachukua nafasi kuu katika utafiti na mazoezi ya sayansi na teknolojia. Wanakemia hutumia mbinu ya kisayansi kufanya majaribio, kusababisha nadharia, na kuunda sheria na kuendeleza nadharia, ili waweze kuelewa vizuri tabia ya ulimwengu asilia. Kwa kufanya hivyo, hufanya kazi katika vikoa vya macroscopic, microscopic, na mfano. Wataalamu wa dawa hupima, kuchambua, kutakasa, na kuunganisha vitu mbalimbali ambavyo ni muhimu kwa maisha yetu.
faharasa
- kemia
- utafiti wa muundo, mali, na mwingiliano wa jambo
- nadharia
- tentative maelezo ya uchunguzi kwamba vitendo kama mwongozo kwa ajili ya kukusanya na kuangalia habari
- sheria
- taarifa kwamba muhtasari idadi kubwa ya uchunguzi wa majaribio, na inaelezea au anatabiri baadhi ya nyanja ya dunia ya asili
- uwanja wa macroscopic
- eneo la mambo ya kila siku ambayo ni kubwa ya kutosha kwa maana moja kwa moja na kuona binadamu na kugusa
- uwanja microscopic
- eneo la mambo ambayo ni ndogo mno kuwa waliona moja kwa moja
- njia ya kisayansi
- njia ya ugunduzi ambayo inaongoza kutoka swali na uchunguzi wa sheria au nadharia nadharia, pamoja na ukaguzi wa majaribio ya hypothesis na mabadiliko yoyote muhimu ya nadharia
- uwanja wa mfano
- lugha maalumu inayotumiwa kuwakilisha vipengele vya nyanja za macroscopic na microscopic, kama vile alama za kemikali, formula za kemikali, milinganyo ya kemikali, grafu, michoro, na mahesabu
- nadharia
- vizuri substantiated, kina, testable maelezo ya nyanja fulani ya asili