Теория атома — основа химии

Эта теория утверждает, что вся материя состоит из очень маленьких частиц, называемых атомами. Одним из первых законов, которые привели к созданию химии как науки, был Закон сохранения массы. Этот закон гласит, что во время химической реакции не происходит заметного изменения количества вещества. (Современная физика показала, что на самом деле речь идет о сохранении энергии и что энергия и масса взаимосвязаны)

Проще говоря, если у вас есть 10 000 атомов в начале и вы проводите множество химических реакций, в конечном итоге у вас снова будет 10 000 атомов. Масса осталась прежней, если учесть потерянную или полученную энергию. Химия изучает отношения между атомами: иногда между отдельными атомами, но чаще, когда атомы присоединяются к другим атомам и образуют ионы и молекулы . Атомы взаимодействуют с другими атомами (например, костер представляет собой комбинацию атомов кислорода

из воздуха с атомами углерода и водорода из дерева), а также может иметь отношение к свету (фотография сделана из-за изменений, вызванных светом на пленках пленки) и других излучений.

Необычно быстро было обнаружено, что атомы почти всегда совпадают в определенных пропорциях: кремниевый песок — это структура, в которой отношение атомов кремния к атомам кислорода составляет 1: 2. Сегодня мы знаем, что у этого закона определенных пропорций есть исключения (например, интегральные схемы).

Еще один ключевой вывод: всякий раз, когда происходит конкретная химическая реакция, количество полученной или потерянной энергии всегда одинаково. Это привело к появлению таких важных понятий, как равновесие , термодинамика и кинетика.

Физическая химия основана на современной физике, потому что в принципе можно описать все химические системы, используя теорию квантовой механики . Эта теория математически сложна и противоречит здравому смыслу. Однако на практике только простейшие химические системы можно исследовать исключительно с помощью квантовой механики, и для практических целей необходимо делать приближения. Поэтому в большинстве разделов химии подробные знания квантовой механики не требуются, потому что важные следствия этой теории (в первую очередь орбитального приближения) можно понять и применить более простым способом.

Хотя квантовой механикой часто можно пренебречь, необходимо учитывать ее основную концепцию — квантование энергии. Химики используют квантовые эффекты во всех спектроскопических методах (и во многих других вещах), хотя многие химики об этом не знают! Кроме того, физикой часто можно пренебречь, и конечный результат (например, спектр ЯМР ) все еще может иметь смысл.

Полное физическое описание химии должно также учитывать относительность, которая является второй важной теорией современной физики, также математически сложной. К счастью, эффекты относительности важны только для чрезвычайно точных расчетов атомной структуры, которые в основном касаются более тяжелых элементов, в то время как на практике относительность не имеет отношения почти ко всей химии.

Химию принято делить на: аналитическую химию, определяющую состав и части вещества; органическая химия, изучающая соединения углерода; неорганическая химия, которая исследует более широкие элементы, на которые не обращает внимания органическая химия; биохимия, изучение химии в биологической системе; и физическая химия, которая является основой всех других разделов, поскольку охватывает физические свойства материи и теории для их исследования.

Некоторые другие междисциплинарные и специализированные отрасли: материаловедение, химия, полимеры, химия окружающей среды, фармацевтика