CHIMIE*C* CA. OBIECTUL CHIMIEI

1

CA.

OBIECTUL CHIMIEI

CHIMIE*C* CA. OBIECTUL CHIMIEI

2

CUPRINS

Capitolul CA.01. Introducere . 3CA.01.1. Definiii ............................................................................................................................... 3CA.01.2. Ramurile chimiei ................................................................................................................ 4CA.01.3. Istoricul chimiei .. 6CA.01.4. Chimiti romni remarcabili ... 11

Capitolul CA.02. Distribuia elementelor chimice n natur .. 13Capitolul CA.03. Erori de msurare ... 15 CA.03.1. Conceptul de control al msurrii........................................................................................ 15 CA.03.2. Erori sistematice i ntmpltoare........................................................................................ 16 CA.03.3. Calculul propagrii erorilor ................................................................................................ 18 CA.03.4. Distribuii statistice utilizate n prelucrarea valorilor msurate .. 20 CA.03.5. Intervale de ncredere i teste statistice ale mediei unei populaii ...................................... 28 CA.03.6. Regresia liniar ................................................................................................................... 39 CA.03.7. Coeficientul de corelaie ..................................................................................................... 42Capitolul CA.04. Laborator .... 50 CA.04.1. Norme de protecia muncii n laboratorul de chimie .......................................................... 50 CA.04.2. Recomandri pentru studenii care efectueaz lucrri practice n laboratorul de chimie ... 54 CA.04.3. Ustensile, sticlrie i aparatur de laborator ...................................................................... 57Capitolul CA.05. Autoevaluare ....................................................................................................................... 64 Exerciii / probleme rezolvate .... 64 Exerciii / probleme propuse spre rezolvare ... 69 ntrebri recapitulative .................................................................................................................... 70Anexa CA ... 72Capitolul CA.06. Bibliografie ............................................................................................................... 74

CHIMIE*C* CA. OBIECTUL CHIMIEI

3

Capitolul CA.01. Introducere

Cuvinte-cheie chimie, biochimie, alchimie, chimiti romni

CA.01.1. Definiii

Din punct de vedere conceptual, fizica, chimia, biologia i domeniile derivate din acestea sunt considerate tiine ale naturii. Logica, matematica, informatica i domeniile derivate din acestea formeaz clasa tiinelor exacte, iar geologia i geografia sunt tiine ale Pmntului. Nu exist delimitri stricte ale nici uneia dintre tiine. Studiul proceselor naturale i artificiale, a structurii materiei se face cu instrumente proprii mai multor tiine fundamentale.[S01]

Ordonarea parial a tiinelor, propus de Balaban i Klein [A01] se prezint n Figura CA.01.1:

Figura CA.01.1. Ordonarea parial a tiinelor [A01]

CHIMIE*C* CA. OBIECTUL CHIMIEI

4

Dintre cele trei domenii fundamentale ale tiinelor naturii, chimia studiaz compoziia, structura, proprietile substanelor i transformrile la care sunt supuse acestea. Materia din care este constituit mediul nconjurtor este format din substane, care, la rndul lor, sunt alctuite din uniti structurale numite atomi. n prezent sunt cunoscute peste 118 de tipuri diferite de atomi. O substan alctuit dintr-un singur tip de atomi este denumit element chimic. Un element chimic este aadar forma cea mai simpl de materie, alctuit din acelai tip de atomi. Fiecare element chimic este identificat printr-o denumire proprie: oxigen, hidrogen, aluminiu, carbon etc. Substanele sunt formate din molecule, rezultate din combinarea (unirea) atomilor elementelor chimice, dup legi bine definite. Astfel, apa const din molecule alctuite din combinarea elementelor hidrogen i oxigen, dioxidul de carbon const din molecule rezultate din combinarea elementelor carbon i oxigen .a.m.d.

Chimia este tiina naturii avnd ca obiect de studiu elementele chimice, combinaiile lor (substanele chimice), transformrile substanelor i legile care guverneaz aceste transformri.

n general, chimia are urmtoarele obiective: - studierea compoziiei i structurii substanelor, dependena proprietilor lor de structur; - obinerea substanelor i materialelor de importan pentru om i aplicarea lor practic; - studierea legitilor reaciilor chimice i dirijarea lor pentru obinerea unor noi substane sau generarea eficient de energie; - tratarea/reutilizarea deeurilor diverselor activiti ale omului. CA.01.2. Ramurile chimiei

Formal, cmpul de cunotine al chimiei acoper mai multe domenii. Astfel, la baza studiului sistematic al chimiei stau chimia anorganic i chimia organic. Unii autori refer aceste dou domenii ca formnd mpreun chimia descriptiv. [M01]

n cadrul chimiei descriptive se studiaz i se clasific n funcie de structur i proprieti combinaiile elementelor chimice.

Chimia anorganic se ocup de elementele chimice i combinaiile acestora (mai puin cele ale carbonului) mpreun cu proprietile i reaciile chimice la care particip.

Chimia organic se ocup cu studiul structurii, proprietilor, reaciilor de sintez sau de descompunere a compuilor organici. Compuii organici sunt substane alctuite n general din carbon i hidrogen, ns mai pot conine oxigen, azot, sulf, fosfor, bor, precum i restul elementelor chimice dar n cantiti foarte mici. Desigur, aceast delimitare este oarecum forat, la frontiera dintre cele dou aflndu-se chimia organometalic.

Chimia analitic este o ramur a chimiei care se ocup de stabilirea compoziiei i a structurii substanelor, prin analize calitative (identificarea naturii elementelor chimice din structura unei substane sau a compuilor chimici care sunt coninui ntr-un amestec) i respectiv cantitative (determinarea cantitilor din fiecare element component al unei o substane, respectiv a proporiilor n care elementele sunt combinate, ca pas premergtor stabilirii structurii acesteia).

CHIMIE*C* CA. OBIECTUL CHIMIEI

5

Chimia fizic este ramura chimiei care stabilete i dezvolt legile cantitative ce explic i interpreteaz observaiile fcute n celelalte domenii ale chimiei, asupra unor caracteristici ale reaciilor chimice care sunt generale, independente de natura acestora. Chimia fizic cuprinde trei direcii principale: (i) studiul aspectelor termodinamice ale transformrilor chimice (aspectele energetice, sensul transformrilor posibile n condiii date, strile de echilibru chimic); (ii) studiul cineticii chimice (analiza vitezei transformrii chimice n corelare cu mecanismul acesteia; (iii) folosirea metodelor fizice pentru a examina i a stabili comportarea atomilor i a moleculelor individuale.

Observaiile pe care chimia-fizic le sistematizeaz i le explic sunt cuprinse n legi care sunt o chintesen a experienei. Astfel, principiile termodinamicii se coreleaz cu aspectele energetice ale transformrii chimice, legile mecanicii cuantice sintetizeaz observaiile asupra comportrii particulelor individuale etc.

Scopul studierii chimiei-fizice este punerea n eviden prin studiul teoretic aspecte de ordin fundamental ale chimiei i esena fizic a fenomenelor chimice.

Cunoaterea n detaliu a noiunilor de chimie-fizic permite omului s ptrund profund n tainele naturii, sa sintetizeze compui, sa stabileasc structura unor noi substane, sa evidenieze proprietile lor chimice si fizice i sa determine domeniul de utilizare al acestora.

Biologia, fizica, geologia, informatica i matematica au contribuit la formarea domeniilor de studiu interdisciplinar ca: biochimie, chimie macromolecular, geochimie, chimie computaional, topologie molecular.

Biochimia este tiina care studiaz chimia vieii. Considerat mult vreme o ramur interdisciplinar, aflat la grania ntre chimie i biologie, biochimia s-a dezvoltat n special n ultimele decenii ca o disciplin de sine stttoare, abordnd subiecte ca structura chimic a substanelor din care sunt formate organismele, interaciunile ntre aceste substane i transformrile metabolice pe care acestea le sufer in vivo. n mare, se poate considera c biochimia are dou ramuri: biochimia metabolismelor i biochimia structural.

Biochimia structural se ocup cu studiul moleculelor vieii: proteine i aminoacizi, glucide, lipide, acizi nucleici. De asemenea, aceast ramur studiaz vitaminele i enzimele.

Biochimia metabolismelor studiaz cile metabolice prin care nutrienii sunt procesai n interiorul celulelor vii (anabolism i catabolism).

Biochimia acizilor nucleici i studiul codului genetic, sinteza proteinelor (transcripia i translaia), studiul fenomenelor de transport membranar i de transmitere a semnalelor sunt doar cteva domenii n care biochimia cunoate un progres remarcabil n ultimii ani.

Chimia macromolecular studiaz substane ca celuloza, amidonul, proteinele, enzimele, cauciucul natural, polimerii sintetici (fibrele sintetice, materialele plastice, cauciucul sintetic etc.), formate din macromolecule.

CHIMIE*C* CA. OBIECTUL CHIMIEI

6

CA.01.3. Istoricul chimiei [H01]

Istoria chimiei ncepe din antichitate, cnd omul primitiv ncepe s transforme mediul nconjurtor pentru mbuntirea condiiilor sale de via i continu i n zilele noastre, cnd sunt descoperite o multitudine de noi materiale, necesare n toate domeniile de activitate. nc din cele mai vechi timpuri, oamenii au nceput s studieze proprietile fizice i chimice ale corpurilor din natur. Utilizarea focului a stat la baza apariiei primelor noiuni ale practicii chimice. Pregtirea hra