Просмотр кода страницы Химия

{{значения}}
{{redirect|Химик}}
{{Комплексная наука
 | Тема                         = [[Естествознание]]
 | Название                     = Химия
 | Другие названия              = {{lang-en|Chemistry}}
 | Иллюстрирование              =
 | Предмет изучения             = [[Химический элемент|элементы]], [[Химическое соединение|соединения]], [[вещества]]
 | Период зарождения            = [[XVIII век]]
 | Основные направления         = [[неорганическая химия]], [[органическая химия]], [[биохимия]] 
 }}

'''Хи́мия''' (от {{lang-ar|کيمياء}}, произошедшего, предположительно, от египетского слова ''Кемет'' ([[Транслитерация египетских текстов|транслит.]] {{Lang-egy|Kmt}}) (чёрный), откуда возникло также название [[Древний Египет|Египта]], [[чернозём]]а и [[свинец|свинца]] — ''Та-Кемет'' — «чёрная земля» ({{Lang-egy|tA-kmt}})<ref name="alchem1">О. Либкин. Словарь науки. Химия. Журнал «Химия и жизнь. 1967. № 1. С.28.</ref><ref name=":14">{{Книга|автор=[[Фингарет, Самуэлла Иосифовна|С. И. Фингарет]]|год=1970|страниц=72|издательство=Аврора|заглавие=Искусство Древнего Египта в собрании Эрмитажа|ответственный=Государственный Эрмитаж|издание=|место=Л.|страницы=19|isbn=}}</ref><ref name=":15">{{Книга|автор=[[Магидович, Иосиф Петрович|И. П. Магидович]], [[Магидович, Вадим Иосифович|В. И. Магидович]], [[Преображенский, Владимир Сергеевич|В. С. Преображенский]]|год=1982|страниц=292|издательство=Просвещение|заглавие=Очерки по истории географических открытий: издание в пяти томах|ответственный=|издание=|место=М.|страницы=13|isbn=}}</ref>; другие возможные варианты: {{lang-grc|χυμος}} — „сок“, „эссенция“, „влага“, „вкус“, {{lang-grc|χυμα}} — „сплав (металлов)“, „литьё“, „поток“, {{lang-grc|χυμευσις}} — „смешивание“) — одна из важнейших и обширных областей [[естествознание|естествознания]], [[наука]], изучающая [[вещество|вещества]], также их [[Химический состав|состав]] и [[Химическое соединение|строение]], их свойства, зависящие от состава и строения, их превращения, ведущие к изменению состава — [[химическая реакция|химические реакции]], а также [[Научный закон|законы]] и закономерности, которым эти превращения подчиняются. Поскольку все вещества состоят из [[атом]]ов, которые благодаря [[химическая связь|химическим связям]] способны формировать [[молекула|молекулы]], то химия занимается, прежде всего, рассмотрением перечисленных выше задач на [[атомно-молекулярное учение|атомно-молекулярном уровне]], то есть на уровне [[химический элемент|химических элементов]] и их [[химические соединения|соединений]]. Химия имеет немало связей с [[физика|физикой]] и [[биология|биологией]], по сути граница между ними условна<ref name="hrono1600">Философия науки под ред. А. И. Липкина М.: Эксмо, 2007</ref>, а пограничные области изучаются [[квантовая химия|квантовой химией]], [[химическая физика|химической физикой]], [[физическая химия|физической химией]], [[геохимия|геохимией]], [[биохимия|биохимией]] и другими науками. Является [[Естественные науки|экспериментальной наукой]].

== История химии ==
{{переработать раздел|дата=2016-09-02}}
{{main|История химии}}
Зачатки химии возникли ещё со времён появления человека. Поскольку человек всегда, так или иначе, имел дело с химическими веществами, его первые эксперименты с [[Огонь|огнём]], [[дубление]]м шкур, приготовлением пищи можно назвать зачатками практической химии. Постепенно практические знания накапливались, и в самом начале развития цивилизации люди умели готовить некоторые [[Краситель|краски]], [[эмаль|эмали]], [[яд]]ы и [[лекарственные средства|лекарства]]. Вначале человек использовал биологические процессы, такие, как [[брожение]], [[гниение]]; позже, с освоением огня, начал использовать процессы [[горение|горения]], [[спекание|спекания]], [[плавление|сплавления]]. Использовались [[окислительно-восстановительные реакции]], не протекающие в живой природе — например, восстановление [[металл]]ов из их соединений.

Такие ремёсла, как [[металлургия]], [[Гончарное производство|гончарство]], [[стеклоделие]], [[крашение]], [[парфюмерия]], [[косметика]], достигли значительного развития ещё до начала нашей эры. Например, состав современного бутылочного [[Стекло|стекла]] практически не отличается от состава стекла, применявшегося в [[4 тысячелетие до н. э.|4000 году до н. э.]] в Египте. Хотя химические знания тщательно скрывались [[жрец]]ами от непосвящённых, они всё равно медленно проникали в другие страны. К европейцам химическая наука попала главным образом от [[Арабы|арабов]] после завоевания ими [[Испания|Испании]] в [[711 год]]у. Они называли эту науку „[[Алхимия|алхимией]]“, от них это название распространилось и в Европе.

Известно, что в Египте уже в [[3 тысячелетие до н. э.|3000 году до н. э.]] умели получать [[медь]] из её соединений, используя [[древесный уголь]] в качестве [[Восстановитель|восстановителя]], а также получали [[серебро]] и [[свинец]]. Постепенно в Египте и [[Древняя Месопотамия|Месопотамии]] было развито производство [[Бронза|бронзы]], а в северных странах — [[Железо|железа]].
Делались также теоретические находки. Например, в [[Китай|Китае]] с [[2 тысячелетие до н. э.|XXII века до н. э.]] существовала теория об основных элементах ([[Вода]], [[Огонь]], [[Дерево]], [[Золото]], [[Земля]]). В Месопотамии возникла идея о противоположностях, из которых построен мир: огонь—вода, [[тепло]]—холод, [[сухость]]—[[влажность]] {{s|и т. д.}}

В [[V век до н. э.|V веке до н. э.]] в [[Древняя Греция|Греции]] [[Левкипп]] и [[Демокрит]] развили теорию о строении вещества из [[атом]]ов — [[атомизм]]. По аналогии со строением письма они заключили, что как речь делится на слова, а слова состоят из букв, так и все вещества состоят из определённых соединений ([[молекула|молекул]]), которые в свою очередь состоят из неделимых элементов ([[атом]]ов).

В [[V век до н. э.|V веке до н. э.]] [[Эмпедокл]] предложил считать основными элементами ([[стихия (алхимия)|стихиями]]) [[вода|Воду]], [[Огонь]], [[Воздух]] и [[земля|Землю]]. В [[IV век до н. э.|IV веке до н. э.]] [[Платон]] развил учение Эмпедокла: каждому из этих элементов соответствовал свой цвет и своя правильная пространственная фигура атома, определяющая его свойства: огню — красный цвет и [[тетраэдр]], воде — синий и [[икосаэдр]], земле — зелёный и [[куб|гексаэдр]], воздуху — жёлтый и [[октаэдр]]. По мнению Платона, именно из комбинаций этих „кирпичиков“ и построен весь [[материальный мир]]. Учение о четырёх превращающихся друг в друга было унаследовано [[Аристотель|Аристотелем]].

=== Алхимия ===
{{main|Алхимия}}
Слово „алхимия“ попало в европейские языки из {{lang-ar|الخيمياء}} (''’al-kīmiyā’''), которое, в свою очередь, было заимствовано из среднегреческого χυμεία „флюид“.

Культура [[Древний Египет|Египта]] обладала хорошо развитыми технологиями, что демонстрируют объекты и сооружения, создание которых возможно только при наличии теоретической и практической базы. Подтверждение развития первичных теоретических знаний в Египте наука получает в последнее время. Тем не менее, на такое происхождение указывает, в большей степени [[Эзотеризм|эзотерическую]], концептуальную принадлежность имеющие подобия теоретических — традиционные источники [[Алхимия|алхимии]] — этого причудливого и цветистого „симбиоза“ [[Искусство|искусства]] и, в определённой степени — примата одного из основных разделов естествознания — химии, только формально берущей начало в этом комплексе знаний и опыта. Среди таких источников в первую очередь следует назвать — „[[Изумрудная скрижаль|Изумрудную скрижаль]]“ ({{lang-lat|«Tabula smaragdina»}}) [[Гермес Трисмегист|Гермеса Трисмегиста]], как и ряд других трактатов „[[Герметический корпус|Большого алхимического свода]]“<ref name="chem1">Возникновение и развитие химии с древнейших времён до XVIII века. Всеобщая история химии. М.: Наука. 1989</ref><ref name="chem2">Рабинович В. Л. Алхимия как феномен средневековой культуры. М.: Наука. 1979</ref>.

Имел место ещё в [[IV век до н. э.|IV]]—[[III век до н. э.|III веках до н. э.]] на [[Восток (социокультурный макрорегион)|Востоке]] (в [[Индия|Индии]], [[Китай|Китае]], в арабском мире) ранний „прототип“ алхимии. В этот и последующие периоды были найдены новые способы получения таких элементов как [[ртуть]], [[сера]], [[фосфор]], охарактеризованы многие [[соли]], уже были известны и использовались [[кислота]] [[азотная кислота|HNO<sub>3</sub>]] и [[щёлочь]] [[гидроксид натрия|NaOH]]. С [[Раннее Средневековье|раннего Средневековья]] получает развитие то, что сейчас принято понимать под алхимией, в которой традиционно соединились, наряду с вышеназванными наукообразными компонентами (в смысле современного понимания методологии науки), философские представления эпохи и новые для того времени ремесленные навыки, а также магические и мистические представления; последними, впрочем, и была наделена в отдельных своих проявлениях и особенностях философская мысль той поры. Известными алхимиками того времени были [[Джабир ибн Хайян]] (Гебер), [[Ибн Сина]] ([[Авиценна]]) и [[Ар-Рази, Абу Бакр Мухаммад|Абу Бакр ар-Рази]]. Ещё в [[Античность|античности]], благодаря интенсивному развитию торговли, золото и серебро становятся '''''всеобщим''''' эквивалентом производимых товаров. Трудности, с которыми связано получение этих сравнительно редких металлов, побудили к попыткам практического использования натурфилософских воззрений [[Аристотель|Аристотеля]] о преобразовании одних веществ в другие; возникновение учения о „[[Трансмутация|трансмутации]]“, вместе с уже названным [[Гермес Трисмегист|Гермесом Трисмегистом]], традиция алхимической школы связывала и с его именем. Представления эти претерпели мало изменений вплоть до XIV века<ref name="chem1"/><ref name="chem2"/>.

[[Файл:Ca' Rezzonico - Gli alchimisti 1757 - Pietro Longhi.jpg|thumb|left|Алхимики в поисках философского камня]]
В [[VII век|VII веке н. э.]] алхимия проникла в Европу. В то время, как и на протяжении всей истории, у представителей господствовавших слоёв общества особой „популярностью“ пользовались предметы роскоши, в особенности — [[золото]], поскольку именно оно являлось, как уже отмечено, эквивалентом торговой оценки. Алхимиков, в числе прочих вопросов, продолжали интересовать способы получения золота из других [[металл]]ов, а также проблемы их обработки. Вместе с тем, к тому времени арабская алхимия стала отдаляться от практики и утратила влияние. Из-за особенностей технологий, обусловленных, в числе прочего — системой [[Герметизм|герметических]] взглядов, различием знаковых систем, терминологии и сугубо корпоративного распространения знаний „алхимическое действо“ развивалось очень медленно. Наиболее известными европейскими алхимиками считаются [[Никола Фламель]], [[Альберт Великий]], [[Джон Ди]], [[Бэкон, Роджер|Роджер Бэкон]] и [[Луллий, Раймонд|Раймонд Луллий]]. Эпоха алхимиков ознаменовала получение многих первичных веществ, разработку способов их получения, выделения и очистки. Только в [[XVI век]]е, с развитием различных производств, в том числе [[Металлургия|металлургии]], а также [[Фармацевтика|фармацевтики]], обусловленным возрастанием её роли в [[Медицина|медицине]], начали появляться исследователи, чья деятельность выразилась существенными преобразованиями в этой науке, которые приблизили становление хорошо осмысленных и актуальных практических методов этой дисциплины. Среди них, прежде всего, следует назвать [[Георгий Агрикола|Георгия Агриколу]] и [[Парацельс|Теофраста Бомбаста Парацельса]]<ref name="chem1" /><ref name="chem2" />.

=== Химия как наука ===
Химия как самостоятельная дисциплина определилась в [[XVI век|XVI]]—[[XVII век]]ах, после ряда научных открытий, обосновавших механистическую картину мира, развития [[Промышленность|промышленности]], появления [[Буржуазия|буржуазного общества]]. Однако из-за того, что химия, в отличие от [[Физика|физики]], не могла быть выражена [[Поиск количественных соотношений структура-свойство|количественно]], существовали споры, является ли химия количественной воспроизводимой наукой или это некий иной вид познания.
В [[1661 год]]у [[Бойль, Роберт|Роберт Бойль]] создал труд „[[Скептический химик|Химик-скептик]]“, в котором объяснил разность свойств различных веществ тем, что они построены из разных частиц ([[Корпускула|корпускул]]), которые и отвечают за свойства вещества. [[Гельмонт, Ян Баптиста ван|Ван Гельмонт]], изучая [[горение]], ввёл понятие ''[[газ]]'' для [[Вещество|вещества]], которое образуется при нём, открыл [[углекислый газ]]. В [[1672 год]]у Бойль открыл, что при [[обжиг]]е [[металл]]ов их [[масса]] увеличивается, и объяснил это захватом „весомых частиц пламени“.

[[М. В. Ломоносов]] уже в первой известной своей работе, именно к данной области естествознания отношение имеющей — „Элементы математической химии“ ([[1741]]), в отличие от большинства химиков своего времени, считавших эту сферу деятельности искусством, классифицирует её как науку, начиная свой труд словами<ref name="lom">Михаил Васильевич Ломоносов. Избранные произведения. В двух томах. Т. 1. Естественные науки и философия. — М.: Наука. 1986</ref>:

{{quote|
Химия — наука об изменениях, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное. ...Не сомневаюсь, что найдутся многие, которым это определение покажется неполным, будут сетовать на отсутствие начал разделения, соединения, очищения и других выражений, которыми наполнены почти все химические книги; но те, кто проницательнее, легко усмотрят, что упомянутые выражения, которыми весьма многие писатели по химии имеют обыкновение обременять без надобности свои исследования, могут быть охвачены одним словом: смешанное тело. В самом деле, обладающий знанием смешанного тела может объяснить все возможные изменения его, и в том числе разделение, соединение и т. д.}}

=== Тепло и флогистон. Газы ===
В начале [[XVIII век]]а [[Шталь, Георг Эрнст|Шталь]] сформулировал теорию [[флогистон]]а — вещества, удаляющегося из материалов при их горении.

В [[1749 год]]у М. В. Ломоносов написал „Размышления о причине теплоты и холода“ (замысел работы относится к [[1742]]—[[1743 год]]ам — см. его же „Заметки по физике и корпускулярной философии“). Высочайшую оценку этому труду дал [[Л. Эйлер]] (письмо 21 ноября 1747 года). В 1848 году профессор [[Перевощиков, Дмитрий Матвеевич|Д. М. Перевощиков]], обстоятельно излагая важнейшие идеи М. В. Ломоносова, подчёркивает, что его теория теплоты опередила науку на полстолетия („Современник“, январь 1848, т. VII, кн. 1, отд. II, с. 41—58) — со мнением этим, до того и в дальнейшем, согласуется мнение многих других исследователей<ref name="lom"/>.

В [[1754 год]]у [[Блэк, Джозеф|Блэк]] открыл [[углекислый газ]], [[Пристли, Джозеф|Пристли]] в [[1774]] — [[кислород]], а [[Кавендиш, Генри|Кавендиш]] в [[1766]] — [[водород]].

В период [[1740]]—[[1790 год]]ов [[Лавуазье, Антуан Лоран|Лавуазье]] и [[Ломоносов, Михаил Васильевич|Ломоносов]]<ref name="lom"/> химически объяснили процессы [[горение|горения]], [[окисление|окисления]] и [[дыхание|дыхания]], доказали, что [[огонь]] — не [[вещество]], а следствие [[Тепловой процесс|процесса]]. [[Пруст, Жозеф Луи|Пруст]] в [[1799]]—[[1806 год]]ах сформулировал [[закон постоянства состава]]. [[Гей-Люссак]] в [[1808]] открыл закон объёмных отношений ([[закон Авогадро]]). [[Дальтон, Джон|Дальтон]] в труде „[[Новая система химической философии]]“ ([[1808]]—[[1827]]) доказал существование [[атом]]ов, ввёл понятие ''[[атомный вес]]'', ''[[Химический элемент|элемент]]'' — как совокупность одинаковых [[атом]]ов.

=== Реинкарнация атомарной теории вещества ===
В [[1811 год]]у [[Авогадро, Амедео|Авогадро]] выдвинул гипотезу о том, что [[Молекула|молекулы]] элементарных газов состоят из двух одинаковых [[атом]]ов; позднее на основе этой гипотезы [[Канниццаро]] осуществил реформу [[атомно-молекулярное учение|атомно-молекулярной теории]]. Эта теория была утверждена на [[съезд химиков в Карлсруэ|первом международном съезде химиков в Карлсруэ]] 3-5 сентября 1860 года.

[[Файл:Дмитрий Иванович Менделеев 8.jpg|thumb|right|[[Дмитрий Иванович Менделеев]]]]
[[Файл:Periodic_table_ru.svg|thumb|right|[[Периодическая система химических элементов]] [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Менделеева]]]]
В [[1869 год]]у Д. И. [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Менделеев]] открыл [[Периодический закон|периодический закон химических элементов]] и создал [[Периодическая система химических элементов|периодическую систему химических элементов]]. Он объяснил понятие ''[[химический элемент]]'' и показал зависимость свойств [[Химический элемент|элемента]] от [[Атомная масса|атомной массы]]. Открытием этого закона он основал химию как количественную науку, а не только как описательную и качественную.

=== [[Радиоактивность]] и [[спектр]]ы ===
Важную роль в познании структуры вещества сыграли открытия XIX века. Исследование тонкой структуры эмиссионных спектров и спектров поглощения натолкнуло учёных на мысль о их связи со строением атомов веществ. Открытие радиоактивности в 1896 году показало, что некоторые атомы нестабильны ([[изотоп]]ы) и могут самопроизвольно превращаться в новые атомы ([[радон]] — „эманация“).

=== Квантовая химия ===
: ''Основная статья: '''[[Квантовая химия]]'''''

''Квантовая химия'' — это направление химии, рассматривающее строение и свойства химических соединений, реакционную способность, кинетику и механизм химических реакций на основе квантовой механики. Разделами квантовой химии являются: квантовая теория строения молекул, квантовая теория химических связей и межмолекулярных взаимодействий, квантовая теория химических реакций и реакционной способности и др.<ref>''Давтян О. К''. Квантовая химия. — М.: Высшая школа, 1962. — 784 с. — стр. 5</ref> Квантовая химия находится на стыке химии и квантовой физики (квантовой механики). Она занимается рассмотрением химических и физических свойств веществ на атомарном уровне (моделях электронно-ядерного строения и взаимодействий, представленных с точки зрения квантовой механики). Вследствие того, что сложность изучаемых объектов во многих случаях не позволяет находить явные решения уравнений, описывающих процессы в химических системах, применяют приближённые методы расчёта. С квантовой химией неразрывно связана вычислительная химия — дисциплина, использующая математические методы квантовой химии, адаптированные для составления специальных компьютерных программ, используемых для расчёта молекулярных свойств, амплитуды вероятности нахождения электронов в атомах, симуляции молекулярного поведения.

== Основные понятия ==

=== Элементарная частица ===
: ''Основная статья: [[Элементарная частица]]''

Это все частицы, не являющиеся [[атомное ядро|атомными ядрами]] или [[атом]]ами ([[протон]] — исключение). В узком смысле — частицы, которые нельзя считать состоящими из других частиц (при заданной энергии воздействия/наблюдения). Элементарными частицами также являются [[электрон]]ы (−), [[протоны]] (+) и [[нейтроны]].

=== Атом ===
: ''Основная статья: [[Атом]]''

Наименьшая частица [[химический элемент|химического элемента]], обладающая всеми его свойствами. Атом состоит из [[Атомное ядро|ядра]] и „облака“ [[электрон]]ов вокруг него. Ядро состоит из положительно заряженных [[протон]]ов и нейтральных [[нейтрон]]ов. Взаимодействуя, атомы могут образовывать [[молекула|молекулы]].

Атом — предел химического разложения любого вещества. Простое вещество (если оно не является одноатомным, как, например, гелий He) разлагается на атомы одного вида, сложное вещество — на атомы разных видов.

Атомы (точнее, атомные ядра) неделимы химическим путём.

=== Молекула ===
[[Файл:Taxol.svg|thumb|right|250px|Молекулярная структура изображает связи и относительное положение атомов в молекуле. На иллюстрации показана молекула [[паклитаксел]]а ([[Номенклатура ИЮПАК|номенклатурное название]]: (2α,4α,5β,7β,10β,13α)-4,10-бис(ацетилокси)-13-{[(2R,3S)- 3-(бензоиламино)-2-гидрокси-3-фенилпропаноил]окси}- 1,7-дигидрокси-9-оксо-5,20-эпокситакс-11-ен-2-ил бензоат)]]
{{main|Молекула}}
Частица, состоящая из двух или более [[атом]]ов, которая может самостоятельно существовать. Имеет постоянный качественный и количественный состав. Свойства молекулы зависят от атомов, входящих в её состав, и от характера связей между ними, от молекулярной структуры и от пространственного расположения ([[изомеры]]). Может иметь несколько разных состояний и переходить от одного состояния к другому под действием внешних факторов. Свойства [[вещество|вещества]], состоящего из определённых молекул, зависят от состояния молекул и от свойств молекулы.

=== Вещество ===
: ''Основная статья: [[Вещество]]''

В соответствии с классическими научными воззрениями различаются две физические формы существования материи — вещество и [[Поле (физика)|поле]]. Вещество — это форма материи, обладающая [[масса|массой]] (масса не равна нулю). Химия изучает большей частью вещества, организованные в [[атом]]ы, [[молекула|молекулы]], [[ион]]ы и [[Свободные радикалы|радикалы]]. Те, в свою очередь, состоят из элементарных частиц: [[электрон]]ов, [[протон]]ов, [[нейтрон]]ов {{nobr|и т. д.}}

==== Простые и сложные вещества. Химические элементы ====
Среди чистых веществ принято различать простые (состоящие из атомов одного химического элемента) и сложные (образованы из атомов нескольких химических элементов) вещества.

Простые вещества следует отличать от понятий „атом“ и „химический элемент“.

'''Химический элемент''' — вид атомов с определённым положительным зарядом ядра. Все химические элементы указаны в [[Периодическая система химических элементов|Периодической системе элементов Д. И. Менделеева]]; каждому элементу отвечает свой порядковый (атомный) номер в Периодической системе. Значение порядкового номера элемента и значение заряда ядра атома того же элемента совпадают, то есть химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым порядковым номером.

: ''Основная статья: [[Химический элемент]]''

'''Простые вещества''' представляют собой формы существования химических элементов в свободном виде; каждому элементу соответствует, как правило, несколько простых веществ (аллотропных форм), которые могут различаться по составу, например атомный кислород O, [[кислород]] O<sub>2</sub> и [[озон]] O<sub>3</sub>, или по кристаллической решётке, например алмаз и графит для элемента углерод C. Очевидно, что простые вещества могут быть одно- и многоатомными.

'''Сложные вещества''' иначе называются химическими соединениями. Этот термин означает, что вещества могут быть получены с помощью химических реакций соединения из простых веществ (химического синтеза) или разделены на элементы в свободном виде (простые вещества) с помощью химических реакций разложения (химического анализа).

Простые вещества представляют собой конечные формы химического разложения сложных веществ. Сложные вещества, образующиеся из простых веществ, не сохраняют химические свойства составляющих веществ.

Суммируя всё сказанное выше, можно записать:

<math>E \overset S \underset A \rightleftarrows C</math>, где<br>
E — простые вещества (элементы в свободном виде),<br>
C — сложные вещества (химические соединения),<br>
S — синтез,<br>
A — анализ.

В настоящее время понятия „синтез“ и „анализ“ химических веществ используются в более широком смысле. К синтезу относят любой химический процесс, который приводит к получению необходимого вещества и при этом существует возможность его выделения из реакционной смеси. Анализом считается любой химический процесс, позволяющий определить качественный и количественный состав вещества или смеси веществ, то есть установить, из каких элементов составлено данное вещество и каково содержание каждого элемента в этом веществе. Соответственно различают качественный и количественный анализ — две составные части одной из химических наук — аналитической химии.

==== Металлы и неметаллы ====
Все химические элементы по их свойствам, то есть свойствам свободных атомов и свойствам образуемых элементами простых и сложных веществ, делят на металлические и неметаллические элементы. Условно к неметаллам относят элементы '''[[Гелий|He]]''', '''[[Неон|Ne]]''', '''[[Аргон|Ar]]''', '''[[Криптон|Kr]]''', '''[[Ксенон|Xe]]''', '''[[Радон|Rn]]''', '''[[Фтор|F]]''', '''[[Хлор|Cl]]''', '''[[Бром|Br]]''', '''[[Иод|I]]''', '''[[Астат|At]]''', '''[[Кислород|O]]''', '''[[Сера|S]]''', '''[[Селен|Se]]''', '''[[Азот|N]]''', '''[[Фосфор|P]]''', '''[[Углерод|C]]''' и '''[[Водород|H]]'''. К [[Полуметаллы|полуметаллам]] относят [[Бор (элемент)|B]], [[Кремний|Si]], [[Германий|Ge]], [[Мышьяк|As]], [[Сурьма|Sb]], [[Теллур|Te]], иногда — [[Полоний|Po]]. Остальные элементы считаются [[металл]]ами.

==== Чистые вещества и смеси веществ ====
Индивидуальное чистое вещество обладает определённым набором характеристических свойств. От чистых веществ следует отличать смеси веществ, которые могут состоять из двух или большего числа чистых веществ, сохраняющих присущие им свойства.

Смеси веществ делятся на гомогенные (однородные) и гетерогенные (неоднородные).

{| border=1 align="center" class="standard"
|+'''Различные примеры возможных смесей веществ в разных агрегатных состояниях'''<br>
! |Агрегатное состояние составных частей
(до образования смеси)
! |Гомогенная смесь
(гомогенная система)
! |Гетерогенная смесь
(гетерогенная система)
|-----
|Твёрдое — твёрдое
|Твёрдые растворы, сплавы (например латунь, бронза)
|Горные породы (например гранит, минералосодержащие руды и др.)
|-----
|rowspan=2|Твёрдое — жидкое
|rowspan=2|Жидкие растворы (например, водные растворы солей)
|Твёрдое в жидком — суспензии или взвеси (например, частицы глины в воде, [[Коллоидный раствор|коллоидные растворы]])
|-
|Жидкое в твёрдом — жидкость в пористых телах (например, почвы, грунты)
|-----
|rowspan=2|Твёрдое — газообразное
|rowspan=2|[[Хемосорбция|Хемосорбированный]] водород в платине, палладии, сталях
|Твёрдое в газообразном — порошки, аэрозоли, в том числе дым, пыль, смог
|-
|Газообразное в твёрдом — пористые материалы (например, кирпич, пемза)
|-----
|Жидкое — твёрдое
|Твёрдые жидкости (например, стекло — твёрдое, но всё же жидкость)
|Может принимать разную форму и фиксировать её (например, посуда — разной формы и цвета)
|-----
|Жидкое — жидкое
|Жидкие растворы (например, уксус — раствор уксусной кислоты в воде)
|Двух- и многослойные жидкие системы, эмульсии (например, молоко — капли жидкого жира в воде)
|-----
|rowspan=2|Жидкое — газообразное
|rowspan=2|Жидкие растворы (например, раствор диоксида углерода в воде)
|Жидкое в газообразном — аэрозоли жидкости в газе, в том числе туманы
|-
|Газообразное в жидком — пены (например, мыльная пена)
|-----
|Газообразное — газообразное
|Газовые растворы (смеси любых количеств и любого числа газов), напр. [[воздух]].
|Гетерогенная система невозможна
|+
|}

В гомогенных смесях составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с помощью оптических приборов, поскольку вещества находятся в раздроблённом состоянии на микроуровне. Гомогенными смесями являются смеси любых газов и истинные растворы, а также смеси некоторых жидкостей и твёрдых веществ, например сплавы.

В гетерогенных смесях либо визуально, либо с помощью оптических приборов можно различить области (агрегаты) разных веществ, разграниченные поверхностью раздела; каждая из этих областей внутри себя гомогенна. Такие области называются [[Термодинамическая фаза|фазой]].

Гомогенная смесь состоит из одной фазы, гетерогенная смесь состоит из двух или большего числа фаз.

Гетерогенные смеси, в которых одна фаза в виде отдельных частиц распределена в другой, называются '''дисперсными системами'''. В таких системах различают '''дисперсионную среду''' (распределяющую среду) и '''дисперсную фазу''' (раздроблённое в дисперсионной среде вещество).

С помощью физических методов разделения можно провести разделение смесей на их составные части, то есть на чистые вещества.

{| border=1 align="center" class="standard"
|+'''Обзор известных физических методов разделения смесей веществ, используемых в химии и химической технологии'''
! |Агрегатное состояние составных частей смеси
! |Физическое свойство, используемое для разделения
! |Метод разделения
|-----
| rowspan=5 | Твёрдое — твёрдое
| Плотность
| Отстаивание, [[седиментация]]
|-
| Смачиваемость
| [[Флотация]], пенная флотация
|-
| Размер частиц
| Просеивание
|-
| Растворимость
| [[Экстракция]], выщелачивание
|-
| Магнетизм
| [[Магнитная сепарация]]
|-----
| rowspan=4 | Твёрдое — жидкое
| Плотность
| Седиментация, [[декантация]] (сливание жидкости с осадка), [[центрифугирование]]
|-
| Температура кипения жидкости
| Выпаривание, [[дистилляция]], осушка
|-
| Размер частиц
| Фильтрование
|-
| Растворимость твёрдого вещества
| Кристаллизация
|-----
| rowspan=3 | Твёрдое — газообразное
| Плотность
| Седиментация, центробежная сепарация
|-
| Размер частиц
| Фильтрование
|-
| Электрический заряд
| Электрофильтрование
|-----
| rowspan=3 | Жидкое — жидкое
| Плотность
| Отстаивание (в делительной воронке, в маслоотделителе), центрифугирование
|-
| Температура кипения
| Дистилляция
|-
| Растворимость
| Экстракция
|-----
| rowspan=2 | Жидкое — газообразное
| Плотность
|Седиментация, центробежная сепарация
|-
| Растворимость газа
| Отгонка газа (путём повышения температуры), промывание с помощью другой жидкости
|-----
| rowspan=5 | Газообразное — газообразное
| Температура конденсации
| Конденсация
|-
| Абсорбируемость
| [[Абсорбция]] (поглощение объёмом сорбента)
|-
| Адсорбируемость
| [[Адсорбция]] (поглощение поверхностью сорбента)
|-
| Размер частиц
| Диффузия
|-
| Масса
| Центрифугирование
|+
|}

Чистыми веществами называются вещества, которые при проведении физических методов не разделяются на два или более других веществ и не изменяют своих физических свойств.

В природе не существует абсолютно чистых веществ. Например, так называемый ''особо чистый алюминий'' ещё содержит 0,001 % примесей других веществ. Таким образом, абсолютно чистое вещество — это абстракция. Правда, когда речь идёт о каком-либо веществе, то химия пользуется этой абстракцией, то есть считает, что вещество истинно чистое, хотя практически берётся вещество с некоторым содержанием примесей. Конечно, химик должен стремиться использовать в своей практике по возможности чистые вещества, содержащие минимальное количество примесей. Следует учитывать, что даже незначительное содержание примесей может существенно изменить химические свойства вещества.

{| border=1 align="center" class="standard"
|+'''Различия между смесями веществ и сложными веществами'''
! |Смесь
! |Сложное вещество
|-----
| Образуется с помощью физического процесса (смешивание чистых веществ)
| Образуется с помощью химической реакции (синтез из простых веществ)
|-----
| Свойства чистых веществ, из которых составлена смесь, остаются неизменными
| Свойства простых веществ, из которых получено сложное вещество, в последнем не сохраняются
|-----
| Чистые вещества (простые и сложные) могут находиться в смеси в любом массовом соотношении
| Элементы, входящие в состав сложного вещества, всегда находятся в определённом массовом отношении
|-----
| Может быть разделена на составные части (чистые вещества) с помощью физических методов
| Может быть разложено на составные части (элементы в виде простых веществ) только с помощью химической реакции (анализ)
|+
|}

=== Ион ===
{{main|Ион}}

Это заряженная частица, атом или молекула, которая имеет неодинаковое количество протонов и электронов. Если у частицы больше электронов, чем протонов, то она заряжена отрицательно и называется [[анион]]. Например — Cl<sup>−</sup>. Если в частице электронов меньше, чем протонов, значит, она заряжена положительно и называется [[катион]]. Например — Na<sup>+</sup>.

=== Радикал ===
{{main|Свободные радикалы}}

Это частица ([[атом]] или [[молекула]]), содержащая один или несколько неспаренных [[электрон]]ов. В большинстве случаев [[химическая связь]] образуется при участии двух электронов. Частица, имеющая неспаренный электрон, очень активна и легко образует связи с другими частицами. Поэтому время жизни радикала в среде, как правило, очень мало.
* См. также о свободных радикалах при [[радиолиз]]е в [[Радиобиология|радиобиологии]].

=== Химическая связь ===
{{main|Химическая связь}}

Удерживает атомы или группы атомов друг около друга. Различают несколько видов химической связи: [[ионная связь|ионную]], [[ковалентная связь|ковалентную]] (полярную и неполярную), [[металлическая связь|металлическую]], [[водородная связь|водородную]].

=== Периодический закон ===
{{main|Периодический закон}}

Открыт Д. И. [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Менделеевым]] [[1 марта]] [[1869 год]]а. Современная формулировка: Свойства [[Химический элемент|элементов]], а также образуемых ими [[вещество|соединений]] находятся в периодической зависимости от [[Электрический заряд|зарядов]] [[атомное ядро|ядер]] их [[атом]]ов.

=== Химические реакции ===
{{main|Химические реакции}}

Процессы, протекающие в химическом веществе, или в смесях различных веществ, представляют собой химические реакции. При протекании химических реакций всегда образуются новые вещества.

В сущности это процесс изменения структуры [[молекула|молекулы]]. В результате реакции количество атомов в молекуле может увеличиваться ([[Химический синтез|синтез]]), уменьшаться ([[Реакции разложения|разложение]]) или оставаться постоянным ([[Изомерия#изомеризация|изомеризация]], [[реакция перегруппировки|перегруппировка]]). В ходе реакции изменяются связи между атомами и порядок размещения атомов в молекулах.

Химические реакции выявляют и характеризуют химические свойства данного вещества.

Исходные вещества, взятые для проведения химической реакции, называются реагентами, а новые вещества, образующиеся в результате химической реакции, — продуктами реакции. В общем виде химическая реакция изображается так:

Реагенты → Продукты

Химия изучает и описывает эти процессы как в макромасштабе, на уровне макроколичеств веществ, так и в микромасштабе, на атомно-молекулярном уровне. Внешние проявления химических процессов, протекающих в макромасштабе, нельзя непосредственно перенести на микроуровень взаимодействия веществ и однозначно их интерпретировать, однако такие переходы возможны при правильном использовании специальных химических законов, присущих только микрообласти (атомам, молекулам, ионам, взятым в единичных количествах).

=== Номенклатура ===
{{main|Химическая номенклатура}}

Это свод правил наименования химических соединений. Поскольку общее число известных соединений больше 20 млн, и их число принципиально неограниченно, необходимо пользоваться чёткими правилами при их наименовании, чтобы по названию можно было воспроизвести их структуру. Существует несколько вариантов наименования органических и неорганических соединений, но стандартом считается номенклатура [[IUPAC]].

== Разделы химии ==
Современная химия — настолько обширная область естествознания, что многие её разделы по существу представляют собой самостоятельные, хотя и тесно взаимосвязанные научные дисциплины.

По признаку изучаемых объектов (веществ) химию принято делить на '''неорганическую''' и '''органическую'''. Объяснением сущности химических явлений и установлением их общих закономерностей на основе физических принципов и экспериментальных данных занимается '''физическая химия''', включающая квантовую химию, электрохимию, химическую термодинамику, химическую кинетику. Самостоятельными разделами являются также '''аналитическая''' и '''коллоидная химия''' (см. ниже перечень разделов).

Технологические основы современных производств излагает '''химическая технология''' — наука об экономичных методах и средствах промышленной химической переработки готовых природных материалов и искусственного получения химических продуктов, не встречающихся в окружающей природе.

Сочетание химии с другими смежными естественными науками представляют собой '''биохимия''', '''биоорганическая химия''', '''геохимия''', '''радиационная химия''', '''фотохимия''' и др.

Общенаучные основы химических методов разрабатываются в [[гносеология|теории познания]] и [[методология науки|методологии науки]].

* [[Агрохимия]]
* [[Аналитическая химия]] занимается изучением веществ с целью получить представление об их химическом составе и структуре, в рамках этой дисциплины ведётся разработка экспериментальных методов химического анализа.
* [[Биоорганическая химия]]
* [[Биохимия]] изучает химические вещества, их превращения и явления, сопровождающие эти превращения в живых организмах. Тесно связана с органической химией, химией лекарственных средств, нейрохимией, молекулярной биологией и генетикой.
* [[Вычислительная химия]]
* [[Геохимия]] — наука о химическом составе Земли и планет (космохимия), законах распределения элементов и изотопов, процессах формирования горных пород, почв и природных вод.
* [[Квантовая химия]]
* [[Коллоидная химия]]
* [[Компьютерная химия]]
* [[Косметическая химия]]
* [[Космохимия]]
* [[Математическая химия]]
* [[Материаловедение]]
* [[Медицинская химия]]
* [[Металлоорганическая химия]]
* [[Нанохимия]]
* [[Неорганическая химия]] изучает свойства и реакции неорганических соединений. Чёткой границы между органической и неорганической химии нет, напротив, существуют дисциплины на стыке этих наук, например, металлоорганическая химия.
* [[Органическая химия]] выделяет в качестве предмета изучения вещества, построенные на основе углеродного скелета.
* [[Нейрохимия]] своим предметом имеет изучение медиаторов, пептидов, белков, жиров, сахара и нуклеиновых кислот, их взаимодействия и роли, которую они играют в формировании, становлении и изменении нервной системы.
* [[Нефтехимия]]
* [[Общая химия]]
* [[Препаративная химия]]
* [[Радиохимия]]
* [[Супрамолекулярная химия]]
* [[Фармацевтика]]
* [[Физическая химия]] изучает физический и фундаментальный базис химических систем и процессов. Важнейшие области исследования включают химическую термодинамику, кинетику, электрохимию, статистическую механику и спектроскопию. Физическая химия имеет много общего с молекулярной физикой. Физическая химия предполагает использование инфинитезимального метода. Физическая химия является отдельной дисциплиной от химической физики.
* [[Фотохимия]]
* [[Химия высокомолекулярных соединений]]
* [[Химия одноуглеродных молекул]]
* [[Химия полимеров]]
* [[Химия почв]]
* [[Теоретическая химия]] своей задачей ставит теоретическое обобщение и обоснование знаний химии через фундаментальные теоретические рассуждения (как правило, в области математики или физики).
* [[Термохимия]]
* [[Токсикологическая химия]]
* [[Электрохимия]]
* [[Экологическая химия]]; [[химия окружающей среды]]
* [[Ядерная химия]] изучает [[ядерные реакции]] и химические последствия ядерных реакций.

== Химическая технология ==
* [[Химическая технология|Общие сведения]]
* [[Химические производства|Основные производства]]

== Методы физико-химического анализа ==
См. сравнение и полную классификацию методов анализа ''в основной статье [[Аналитическая химия]]'', а также в частности:

* [[Спектроскопические методы]]
* [[Спектральный анализ]]
* [[Масс-спектроскопия]]
* [[Хроматография]]
* [[Аналитическая химия|и другие методы]]
[[Файл:Emission_spectrum-H.svg|thumb|center|500px|[[Эмиссионный спектр]] атомов [[водород]]а]]

== См. также ==
{{Навигация
 | Портал       = Химия
 | Викисловарь  = химия
 | Викиучебник  = Категория:Химия
 | Викитека     = Категория:Химия 
 | Проект       = Химия
}}

* [[Номенклатура химическая|Химическая номенклатура]]
* [[Охрана окружающей среды]]
* [[Философия химии]]
* [[Химик]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* [http://runivers.ru/philosophy/lib/book6235/ Менделеев Д. И. Периодический закон: В 3 т.] на сайте [[Руниверс]]
* Некрасов Б. В. Основы общей химии, т. 1. — М.: „Химия“, 1973
* Химическая энциклопедия, п. ред. Кнунянц И. Л., т. 5. — М.: „Советская энциклопедия“, 1988
* Химия: Справ. изд./ В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. — М.: Химия, 1989
* {{книга
|заглавие = Химия для чайников 
|оригинал = Chemistry For Dummies 
|автор = Джон Мур. 
|страниц = 320 
|isbn = 978-5-8459-1773-7 
|год = 2011 
|место =  М.
|издательство = [[Диалектика (издательство)|«Диалектика»]] 
}}
* {{книга
|автор = Н. Л. Глинка.
|заглавие = Общая химия
|оригинал =
|ссылка = https://archive.org/details/obschayahimiya0000unse/page/728
|место =  М.
|издательство = Интеграл-Пресс
|год = 2008
|страницы = 728
|isbn = 5-89602-017-1
}}
* {{книга|автор=Джуа М.|заглавие=История химии|место=М.|издательство=Мир|год=1966|страниц=452}}
* Дубинская А. М., Призмент Э. Л. Химические энциклопедии, в кн.: Химический энциклопедический словарь. — М., 1983
* Потапов В. М., Кочетова Э. К. Химическая информация. Где и как искать химику нужные сведения. — М., 1988
* Аблесимов Н. Е. Химия — это плохо? http://shkolazhizni.ru/world/articles/52420/
* ''[[Кузнецов, Владимир Иванович (химик)|Кузнецов В. И.]]'' [http://rushim.ru/books/obzor/kuznecov.djvu Общая химия: тенденции развития.] М.: Высшая школа,
* Аблесимов Н. Е. Сколько на свете химий? // Химия и жизнь — XXI век. 2009. № 5. С. 49-52; № 6. С. 34-37.
* Ахметов, Н. С. Общая и неорганическая химия. Общая неорганическая химия. Учеб. для вузов.-4-е изд., испр.,-М,: Высшая школа, Изд. центр» Академия", 2001.-743 с., ил., 2001.
* Мелентьева, Галина Александровна. Фармацевтическая химия. Рипол Классик, 1985.
* ''Николаев Л. А.'' Химия жизни. — М., Просвещение, 1977. — 239 c.
* ''Э. Гроссе, Х. Вайсмантель'' Химия для любознательных. — Л., Химия, 1987. — 392 c.

== Ссылки ==
{{Внешние ссылки}}

{{Наука}}
{{Области естествознания}}
{{Разделы химии}}
{{Законы химии}}
{{Материаловедение}}

[[Категория:Химия]]
[[Категория:Естественные науки]]