화학이란 무엇입니까?

우리는 화학이 무엇인지, 그 역사, 분야 및 응용에 대해 설명합니다. 또한, 현대화학의 원리와 물리학과의 관계를 다룬다.


화학은 물질의 상수와 변화를 모두 설명합니다.

화학이란 무엇입니까?

화학은 에너지 와의 관계 및 소위 반응을 통해 발생할 수 있는 변화를 포함하여 물질 의 구성, 구조 및 특성을 연구하는 과학입니다 . 물질 과 이를 구성하는 입자뿐만 아니라 이들 사이에서 발생할 수 있는 다양한 역학을 연구하는 과학입니다 .

화학은 위대한 현대 과학 중 하나이며 , 그 등장으로 세상에 영원히 혁명을 일으켰습니다. 이 과학은 알려진 물질의 복잡한 거동에 대한 기능적이고 검증 가능한 설명을 제공하여 물질의 영속성과 변화를 모두 설명할 수 있습니다.

반면 화학적 지식은 천연물질을 활용하기도 하고 인공물질을 만들어내기도 할 정도로 일상생활 속에 존재한다. 요리, 발효 , 야금, 스마트 소재의 생성, 심지어 우리 몸에서 일어나는 많은 과정과 같은 과정은 화학적(또는 생화학적 ) 관점을 통해 설명될 수 있습니다.

반면에, 화학의 숙달은 산업 의 출현을 가능하게 했습니다 . 즉 유용한 물건(또는 그것을 제조하는 데 필요한 재료)을 만들기 위해 인간의 의지에 따라 재료를 변형시키는 것입니다. 그런 의미에서 그것은 세계와 인류 의 역사 에 가장 큰 영향을 미친 과학 중 하나입니다 .

참고: 사실 과학

화학의 역사

엄밀히 말하면 화학의 역사는 인류가 재료 , 제조, 요리, 베이킹 에 관심을 갖기 시작한 선사시대 부터 시작됐다 . 인류의 기술적 진보와의 연관성은 의심의 여지가 없습니다.

화학이라는 단어는 라틴어 ars chimia (“연금술 예술”)에서 유래했으며, 이는 330년경에 철학자의 돌을 찾는 사람들의 유사과학적 실천을 지칭하기 위해 사용된 아랍어 용어 연금술 에서 파생되었습니다. 불멸이나 전지를 부여하기 위해 납 과 기타 금속을 금으로 변환합니다.

최초의 연금술사는 이슬람 과학자들이었는데 , 그들은 서양이 기독교 종교적 광신주의 에 빠져 있는 동안 올바른 기술을 사용하여 조작하거나 변형할 수 있는 일련의 신체와 영혼으로 이해되는 요소와 재료의 지혜를 배양했습니다 .

이 신비한 인물들은 “화학자”( 연금술사 에서 유래)라고 불렸습니다 . 그러나 1661년부터 아일랜드 과학자 로버트 보일(1627-1691)이 “회의적 화학자( The Skeptical Chemist)” 를 출판하면서 이 용어는 덜 난해한(영적) 의미를 가지게 되었고 과학과 더 많이 연결되기 시작했습니다.

반면, 화학의 정의는 시간이 지남에 따라 크게 달라졌습니다. 특히 그 분야가 거대하게 성장하고 발전하여 이 분야에 새로운 의미를 부여했기 때문입니다.

1662년경 스위스 과학자 크리스토퍼 글레이저(1615-1670)는 화학을 다양한 물질을 녹이는 과학 기술로 정의했습니다. 1730년 독일 게오르그 스탈(1659-1734)은 화학을 혼합물의 역학을 이해하는 기술이라고 불렀기 때문 입니다 .

1837년에야 프랑스의 화학자 Jean-Baptiste Dumas(1800-1884)는 이것을 분자간 힘을 다루는 과학으로 정의했습니다. 한편, 오늘날 우리는 이를 홍콩의 유명한 화학자 레이먼드 장(Raymond Chang, 1939-2017)의 정의에 따라 물질과 그 변화에 대한 연구로 이해하고 있습니다.

그러나 과학으로서의 화학은 18세기에 존재하기 시작했는데 , 이때 물질에 대한 최초의 검증 가능한 과학 실험이 현대 유럽 에서, 특히 1983년 John Dalton의 원자 이론 가정 이후에 일어났습니다.

그 이후로 화학은 수많은 발견과 혁명을 촉발시켰습니다 . 또한 생물학 , 물리학, 공학 등 유사한 과학 및 학문 분야에도 상당한 영향을 미쳤습니다.

UN 은 2011년을 세계 화학의 해로 선언했습니다. 이는 과학이 다루는 엄청난 궤적과 이 학문이 우리 삶 에 미치는 부인할 수 없는 영향을 인정한 것입니다 .

화학의 분야


생화학을 통해 우리는 세포에서 일어나는 반응을 이해할 수 있습니다.
화학은 연구 분야가 다양한 과학 및 학문에 접근한다는 점을 고려하면 많은 분야를 포함합니다. 이 지점 중에서 다음이 눈에 띕니다.

  • 무기 화학 . 주로 생명체 나 그 물질을 구성하지 않고 오히려 무생물 형태의 물질의 전형적인 물질에 대한 연구에 전념합니다. 이는 특정 원소 에 초점을 맞추지 않는다는 점에서 유기화학과 구별됩니다 (유기화학은 탄소에 관한 것이기 때문입니다).
  • 유기화학. 생명의 화학이라고도 불리는 이는 탄소와 수소를 중심으로 회전하는 화합물 에 초점을 맞춘 화학 분야로 , 주로 생명의 구성을 가능하게 합니다.
  • 생화학 . _ 생물학을 향해 한 걸음 더 나아가면 생화학은 생명체의 신체 화학으로, 생명체의 생명을 유지하는 에너지 과정, 세포에서 질서 있게 일어나는 반응 및 생명체가 우리에게 허용하는 기타 지식 영역에 관심이 있습니다 . 우리 몸이 물리적으로 어떻게 만들어졌는지 이해하는 것입니다.
  • 물리화학. 물리화학이라고도 하며, 모든 유형의 화학 공정, 특히 전기화학, 화학 열역학 및 기타 물리학 분야(또는 보는 방법에 따라 화학 등 에너지와 관련된 공정)를 지원하는 물리적 기반을 연구합니다. ). ).
  • 산업화학. 응용화학이라고도 불리는 이 과목은 화학에 대한 이론적 지식을 바탕으로 이를 일상생활의 문제 해결에 적용합니다. 화학 시약의 경제적인 생산, 새로운 재료, 그리고 현재 환경에 영향을 주지 않고 산업 활동을 수행하는 방법에 관심이 있기 때문에 화학 공학과 긴밀히 협력하고 있습니다 .
  • 분석 화학 . 그 기본 목적은 주어진 물질에 존재하는 화학 원소를 감지하고 정량화하는 것, 즉 어떤 물질로 구성되어 있는지, 몇 퍼센트로 구성되어 있는지 확인하는 방법 과 방법을 찾는 것입니다.
  • 천체화학. 그는 일상의 세계에서 벗어나 천체물리학과 밀접한 별과 그 구성에 관심을 갖게 된다 . 이는 이 광대한 과학의 가장 전문화된 분야 중 하나입니다.

화학의 중요성

화학은 대부분의 산업 공정 은 물론 우리 삶의 일상적인 측면에도 존재합니다. 덕분에 우리는 역사 전반에 걸쳐 우리의 다양한 요구에 맞는 복잡한 재료를 개발했습니다.

금속 합금 부터 약리학적 화합물이나 운송 수단에 동력을 공급하는 연료에 이르기까지 화학 반응 에 대한 지식은 필수적이었습니다. 사실, 화학 덕분에 우리는 우리 주변의 세상을 좋게도 나쁘게도 변화시켰습니다.

반면에 화학은 아마도 우리 역사 전반에 걸쳐 생태계 에 발생한 피해를 바로잡을 수 있는 지식을 제공할 것입니다 .

화학의 응용


화학을 통해 합성 섬유와 같은 다양한 재료를 제조할 수 있습니다.
화학은 삶의 다양한 영역에 가장 많이 적용되는 인간 지식 분야 중 하나입니다. 그 중 일부는 다음과 같습니다:

  • 에너지 획득. 연료 및 탄화수소 와 같은 화학 물질을 조작하거나 중원소의 원자핵을 조작함으로써 열에너지를 생성 하고 이를 통해 전기 에너지를 생성 하는 것이 가능합니다  . 이것이 열전이나 열핵 발전소에서 일어나는 일입니다.
  • 첨단소재 제조. 화학 덕분에 오늘날 인간의 삶을 개선하기 위한 새로운 유형의 의류, 더 나은 도구 및 전례 없는 응용 프로그램을 제조할 수 있는 합성 섬유, 스마트 소재 및 기타 요소가 있습니다.
  • 약리학. 생화학 및 의학과 함께 화학은 화합물의 조합을 통해 인간의 생명을 연장하고 품질을 향상시키는 약물과 치료법을 생산할 수 있습니다.
  • 농업의 개선. 토양 의 화학적 성질에 대한 이해를 통해 오늘날 우리는 첨가제, 비료 및 기타 물질을 제조할 수 있으며, 이를 올바르게 사용하면 척박한 토양을 재배에 이상적인 토양 으로 전환하여 기아와 빈곤을 퇴치할 수 있습니다 .
  • 위생 및 오염 제거. 수렴제, 탈지제, 기타 국소작용물질의 성질을 이해함으로써 보다 건강한 삶을 영위할 수 있는 소독제, 세척제를 생산할 수 있으며, 또한 우리 산업이 생태계 에 초래하는 생태적 피해에 대한 구제책을 제시할 수 있습니다 .

현대화학의 원리

현대 화학은 다음과 같이 다양한 수준의 복잡성에서 물질을 고려하는 원자 이론의 결과인 소위 양자 원리에 의해 지배됩니다.

  • 물질 . 질량 , 부피를 가지며 입자로 구성된모든 것순수한 물질 이나 혼합물 로 구성될 수 있습니다.
  • 화합물 . 둘 이상의 화학 원소나 원자 유형으로 구성된 화학 물질. 이는 혼합물을 의미하는 것이 아니라 입자 구조가 동일한 서로 다른 원소의 조합을 반복하는 물질을 의미합니다.
  • 분자 . 두 개 이상의 원자가 결합하여 이를 구성하는 요소의 특성, 위치 및 풍부함에 따라 기능성과 고유한 특성을 부여받은 최소 단위입니다. 화합물은 최소한의 분자로 환원될 수 있지만 이것이 “부서지면” 더 이상 화합물은 존재하지 않고 원자, 즉 그것을 구성하는 최소한의 조각만 남게 됩니다.
  • 원자 . 무게 , 부피, 안정성 및 전하를 부여받은 최소의 눈에 띄지 않는 입자는물질을 만드는 벽돌입니다. 유한한 수의 원자가 있으며, 각 유형은 원소 주기율표 에 나열된 화학 원소에 해당합니다 .
  • 아원자 입자 . 원자를 구성하고 그 특성을 부여하는 입자입니다. 전자 (음전하), 중성자 (비전하), 양성자 (양전하)의 세 가지 유형이 있습니다첫 번째는 구름처럼 원자핵 주위를 공전하는 반면, 마지막 두 개는 핵 자체를 구성하며 쿼크 라고 불리는 훨씬 더 작고 일시적인 하위 입자로 구성됩니다 .

화학 및 물리학


상태 변화에는 화학이 개입하는 것이 아니라 물리학이 개입합니다.
화학과 물리학은 자매 학문이지만 서로 다른 관점에서 현실을 봅니다. 화학은 물질, 반응 및 그 구성에 대한 과학입니다. 대신, 물리학은 현실 세계를 지배하고 물질의 상태 (구성이 아님)를 크게 결정하는 힘에 대한 과학입니다 .

이러한 관점의 차이는 물질의 상태를 생각해 보면 이해할 수 있습니다. 물은 분자를 구성하는 두 가지 화학 원소, 즉 수소와 산소(H2O)로 구성됩니다. 이는 물이 액체 상태 일 때, 고체 상태 로 얼 때 , 그리고 증기 로 끓을 때에도 마찬가지입니다 .

각 물리적 상태에서 물질은 다양한 모드의 입자 진동으로 인해 매우 다른 내부 에너지 수준을 갖습니다. 물리적 변화는 있지만 화학적 변화는 없습니다 . 물의 예에서처럼 얼음과 증기는 여전히 동일한 화학 원소를 갖고 있기 때문입니다.

반면에, 물과 금속의 화학 반응을 촉진함으로써 산화물 이 얻어집니다 . 즉, 물이 액체 상태를 멈추지 않고 두 물질의 화학적 조성이 변하고 새로운 물질(금속 산화물)이 얻어지는 것입니다. 철은 물질의 물리적 상태를 바꾸지 않고 고체 상태를 유지합니다.

더 보기: 물리학