Що таке Чда в хімії

0 Comments

Зміст:

4.3: Формули та їх значення

В основі хімії лежать речовини — елементи або сполуки — які мають певний склад, який виражається хімічною формулою. У цьому блоці ви навчитеся писати і інтерпретувати хімічні формули як з точки зору молей і мас, так і йти в зворотному напрямку, в якому ми використовуємо експериментальну інформацію про склад сполуки для вироблення формули.

сполуки визначає кількість кожного виду атома, присутнього в одній молекулярній одиниці сполуки. Оскільки кожне унікальне хімічна речовина має певний склад, кожне подібне речовина має описуватися хімічною формулою.

Приклад \(\PageIndex\) : Writing a Molecular Formula

Відомий спиртовий етанол складається з молекул, що містять два атоми вуглецю, п’ять атомів водню та один атом кисню. Яка його молекулярна формула?

Рішення

Просто напишіть символ кожного елемента, слідуючи за індексом із зазначенням кількості атомів, якщо присутній більше одного. Таким чином: С 2 Н 5 О

Зверніть увагу, що:

  • Число атомів кожного елемента в молекулярній формулі записується у вигляді індексу;
  • Коли присутній лише один атом елемента в молекулярній формулі , індекс опущений.
  • У випадку з органічними (вуглецевмісними) сполуками прийнято розміщувати в формулі позначення елементів С, Н, (а якщо є) O, N в такому порядку.

Формули елементів і іонів

елемента – це одно- або дволітерна комбінація, яка представляє атом конкретного елемента, такого як Au (золото) або O (кисень). Символ може використовуватися як абревіатура від імені елемента (простіше написати «Mb» замість «молібден»!) При більш формальному хімічному використанні символ елемента також може стояти для одного атома, або, залежно від контексту, для одного моля атомів елемента.

Деякі з неметалевих елементів існують у вигляді молекул, що містять два і більше атомів елемента. Ці молекули описуються такими формулами, як N 2, S 6 і P 4. Деякі з цих елементів можуть утворювати більше одного виду молекул; найвідомішим прикладом цього є кисень, який може існувати як O 2 (загальна форма, що становить 21% молекул у повітрі), а також як O 3, нестабільна і високореактивна молекула, відома як озон. Футбольно-кулькові молекули вуглецю, які іноді називають бакіболами, мають формулу C 60.

Аллотропи

Різні молекулярні форми одного і того ж елемента (такі як \(\ce\) і \(\ce)\) називаються аллотропами).

– це атоми або молекули, які несуть електричний заряд. Ці заряди представлені у вигляді надписів в іонних формулах. Таким чином:

\(\ce>\)хлорид-іон, з одним негативним зарядом на атом
\(\ce>\)сульфідний іон несе два негативних заряду
\(\ce>\)карбонатний іон— молекулярний іон
\(\ce>\)іон амонію

Зверніть увагу, що кількість зарядів (в одиницях заряду електронів) завжди має передувати позитивному або негативному знаку, але це число опускається, коли заряд становить ±1.

Формули розширених твердих тіл

У твердих CdCl 2 атоми Cl і Cd організовані в аркуші, які поширюються на невизначений термін. Кожен атом оточений шістьма атомами протилежного роду, тому можна довільно вибрати будь-який Cl—Cd – Cl як «молекулярну одиницю». Одна така одиниця CdCl 2 позначається двома зв’язками червоного кольору на діаграмі, але вона не є дискретною «молекулою» CdCl 2.

Багато очевидно «простих» твердих речовин існують лише як іонні тверді речовини (наприклад, NaCl) або як розширені тверді речовини (наприклад, CuCl 2), в яких не можуть бути ідентифіковані дискретні молекули. Формули, які ми пишемо для цих сполук, просто виражають відносні числа різних видів атомів у сполуці в найменших можливих цілих числах. Вони ідентичні емпіричним або «найпростішим» формулам, які ми обговорюємо далі.

Багато мінералів і більшість гірських порід містять різні співвідношення певних елементів і можуть бути точно охарактеризовані тільки на структурному рівні. Оскільки це, як правило, не чисті речовини, «формули», умовно використовувані для їх опису, мають обмежені значення. Наприклад, звичайний гірський олівін, який можна вважати твердим розчином Mg 2 SiO 4 і Fe 2 SiO 4, може бути представлений (Mg, Fe) 2 SiO 4. Це означає, що відношення металів до SiO 4 є постійним, і що магній зазвичай присутній у більшій кількості, ніж залізо.

Емпіричні формули

дають відносні числа різних елементів у вибірці сполуки, виражені в найменших можливих цілих числах. Термін емпіричний відноситься до того, що формули такого роду визначаються експериментально; такі формули також прийнято називати .

Приклад \(\PageIndex\) : Empirical formula from molecular formula

Глюкоза («паливо», на якому працює ваш організм) складається з молекулярних одиниць, що мають формулу C 6 H 12 O 6. Що таке емпірична формула глюкози?

Рішення

Молекула глюкози містить вдвічі більше атомів водню, ніж вуглець або кисню, тому ми ділимо через 6, щоб отримати CH 2 O.

Примітка: ця емпірична формула, яка застосовується до всіх 6-вуглецевих цукрів, вказує на те, що ці сполуки «складаються» з вуглецю та води, що пояснює, чому цукру відомі як вуглеводи.

Деякі тверді сполуки не існують як дискретні молекулярні одиниці, але будуються як розширені дво- або тривимірні решітки атомів або іонів. Склади таких з’єднань зазвичай описуються їх емпіричними формулами. У дуже поширеному випадку іонних твердих тіл така формула також виражає мінімальну кількість позитивних і негативних іонів, необхідних для отримання електрично нейтральної одиниці, як в NaCl або CuCl 2.

Приклад \(\PageIndex\) : Molecular formula from ionic charges
  1. Напишіть формулу броміду заліза, враховуючи, що іон заліза (залізо-III) дорівнює Fe 3 + , а іон броміду несе єдиний негативний заряд.
  2. Напишіть формулу сульфіду вісмуту, що утворюється при об’єднанні іонів Bi 3 + і S 2— .

Рішення:

  1. Три Br — іони необхідні для збалансування трьох позитивних зарядів Fe 3 + , звідси і формула FeBr 3.
  2. Єдиний спосіб отримати рівні числа протилежних зарядів – це мати шість кожного, тому формула буде Bi 2 S 3.

Які формули нам не говорять

Формули, які ми зазвичай пишемо, не передають ніякої інформації про сполуки — тобто порядку, в якому атоми з’єднані хімічними зв’язками або розташовані в тривимірному просторі. Це обмеження особливо значуще в органічних сполуках, в яких сотні, якщо не тисячі різних молекул, можуть поділяти одну емпіричну формулу. Наприклад, і етанол, і диметиловий ефір мають емпіричну формулу C 2 H 6 O, однак структурні формули виявляють дуже різну природу цих двох молекул:

Більш складні формули

Часто корисно писати формули таким чином, щоб передати хоч якусь інформацію про структуру сполуки. Наприклад, формула твердого речовини (NH 4) 2 CO 3 відразу ідентифікується як карбонат амонію, і, по суті, з’єднання іонів амонію і карбонату в співвідношенні 2:1, тоді як найпростіша або емпірична формула N 2 H 8 CO 3 затьмарює цю інформацію.

Аналогічно, різниця між етанолом і диметиловим ефіром може бути зроблена шляхом написання формул як C 2 H 5 OH і CH 3 —O—CH 3 відповідно. Хоча жодна з цих формул не визначає структури точно, кожен, хто вивчав органічну хімію, може їх розробити і негайно розпізнає групу —OH (гідроксил), яка є визначальною характеристикою великого класу органічних сполук, відомих як спирти. —O— атом, що зв’язує два вуглеці, є аналогічно визначальною особливістю ефірів.

Для вираження маси однієї молі речовини використовується кілька родинних термінів.

  • Молекулярна маса: Це аналогічно атомній масі: це відносна вага однієї формульної одиниці сполуки, заснованої на шкалі вуглець-12. Молекулярна маса знаходить шляхом додавання атомних ваг всіх атомів, присутніх у формульній одиниці. Молекулярні ваги, як і атомні ваги, безрозмірні; тобто вони не мають одиниць.
  • Вага формули: Те ж саме, що і молекулярна маса. Цей термін іноді використовується в зв’язку з іонними твердими речовинами та іншими речовинами, в яких дискретних молекул не існує.
  • Молярна маса: Маса (в грамах, кілограмах або будь-якій іншій одиниці) одного моля частинок або формульних одиниць. При вираженні в грамах молярна маса чисельно збігається з молекулярною масою, але вона повинна супроводжуватися одиницею маси.
Приклад \(\PageIndex\) : Formula weight and molar mass
  1. Розрахуйте формулу ваги хлориду міді (II), \(\ce\) .
  2. Як би ви висловили таку саму величину, як молярна маса?

Рішення

  1. Атомні ваги Cu і Cl складають відповідно 63,55 і 35,45; сума кожного атомного ваги, помножена на числа кожного виду атома в одиниці формули, дає: \[ 63.55 + 2(25.35) = 134.45.\]
  2. Маси одного моля атомів Cu і Cl складають відповідно 63,55 г і 35,45 г; маса одного моля одиниць CuCl 2 становить: \[(63.55 g) + 2(25.35 g) =134.45 g.\]

Інтерпретація формул в терміні мольних співвідношень і мольних дробів

Інформація, що міститься в формулах, може бути використана для порівняння складів споріднених сполук, як у наступному прикладі:

Приклад \(\PageIndex\) : mole ratio calculation

Співвідношення водню до вуглецю часто викликає інтерес при порівнянні різних видів палива. Розрахуйте ці співвідношення для метанолу (СН 3 ОН) і етанолу (C 2 H 5 OH).

Рішення

Співвідношення H:C для двох спиртів складають 4:1 = 4,0 для метанолу та 6:2 (3,0) для етанолу.

Крім того, іноді використовується моль дробів, щоб висловити те ж саме. Мольна частка елемента M в з’єднанні – це всього лише кількість атомів М, поділене на загальну кількість атомів у формулі одиниці.

Приклад \(\PageIndex\) : mole fraction and mole percent

Обчисліть мольну частку і моль-відсоток вуглецю в етанолі (С 2 Н 5 ОН).

Рішення

Одиниця формули містить дев’ять атомів, два з яких – вуглець. Мольна фракція вуглецю в з’єднанні становить 2/9 = ,22. Таким чином, 22 відсотки атомів в етанолі є вуглецем.

Інтерпретація формул через маси елементів

Оскільки формула з’єднання виражає співвідношення чисел складових його атомів, формула також передає інформацію про відносні маси елементів, які вона містить. Але для того, щоб зробити цей зв’язок, нам потрібно знати відносні маси різних елементів.

Приклад \(\PageIndex\) : mass of each element in a given mass of compound

Знайти маси вуглецю, водню і кисню в одному молі етанолу (С 2 Н 5 ОН).

Рішення

Використовуючи атомні ваги (молярні маси) цих трьох елементів, ми маємо

  • вуглець: (2 моль) (12,0 г моль —1 ) = 24 г С
  • водень: (6 моль) (1,01 г моль —1 ) = 6 г Н
  • кисень: (1 моль) (16,0 г моль —1 ) = 16 г О

елемента в з’єднанні – це всього лише відношення маси цього елемента до маси всієї формульної одиниці. Масові частки завжди знаходяться в межах від 0 до 1, але часто виражаються у відсотках.

Приклад \(\PageIndex\) : Mass fraction & Mass percent of an element in a Compound

Знайти масову частку і масовий відсоток кисню в етанолі (С 2 Н 5 ОН)

Рішення

Використовуючи інформацію, розроблену в попередньому прикладі, молярна маса етанолу становить (24 + 6 + 16) г моль —1 = 46 г моль —1 . З цього 16 г припадає на кисень, тому його масова частка в з’єднанні становить (16 г)/(46 г) = 0,35, що відповідає 35%.

Знаходження процентного складу сполуки за його формулою – це фундаментальний розрахунок, який ви повинні освоїти; техніка точно така, як показано вище. Знаходження масової частки часто є першим кроком у вирішенні суміжних видів проблем:

Приклад \(\PageIndex\) : Mass of an Element in a Given mass of Compound

Скільки тонн калію міститься в 10 т KCl?

Рішення

Масова частка К в КСл становить 39,1/74,6 = 0,524; 10 т КСл містить (39,1/74,6) × 10 т К, або 5,24 т К. (Атомні ваги: К = 39,1, Cl = 35,5.)

Зверніть увагу, що немає необхідності мати справу з кротами, які вимагали б перетворення тонн в кг.

Приклад \(\PageIndex\) : Mass of compound containing given mass of an element

Скільки грам KCl буде містити 10 г калію?

Рішення

Масове співвідношення ККл/К становить 74,6 ÷ 39,1; 10 г калію буде присутній в (74,6/39,1) × 10 грамах КСл, або 19 грам.

Масові співвідношення двох елементів в з’єднанні можна знайти безпосередньо з мольних співвідношень, які виражаються в формулах.

Приклад \(\PageIndex\) : Mass ratio of elements from formula

Розплавлений хлорид магнію (MgCl 2) може розкладатися на його елементи, пропускаючи через нього електричний струм. Скільки кг хлору буде виділятися при утворенні 2,5 кг магнію? (Мг = 24,3, Кл = 35,5)

Рішення

Масове співвідношення Cl/Mg становить (35,5 × 2) /24,3, або 2,9; таким чином 2,9 кг хлору буде вироблятися на кожен кг Mg, або (2,9 × 2,5) = 7,2 кг хлору на 2,5 кг Mg. (Зверніть увагу, що не обов’язково знати формулу елементарного хлору (Cl 2), щоб вирішити цю проблему.)

Емпіричні формули з експериментальних даних

Як було пояснено вище, () – це та, в якій відносні числа різних елементів виражаються в найменших можливих цілих числах. Хлорид алюмінію, наприклад, існує у вигляді структурних одиниць, що мають склад Al 2 Cl 6; емпірична формула цієї речовини – AlCl 3. Деякі методи аналізу дають інформацію про відносні числа різних видів атомів у сполуці. Процес знаходження формули сполуки з аналізу його складу залежить від вашої здатності розпізнавати десяткові еквіваленти загальних цілих співвідношень, таких як 2:3, 3:2, 4:5 і т.д.

Приклад \(\PageIndex\) : Empirical formula from mole ratio

Аналіз з’єднання алюмінію показав, що 1,7 моль Al поєднується з 5,1 моль хлору. Напишіть емпіричну формулу цього з’єднання.

Рішення

Формула Al 1.7 Cl 5.1 виражає відносні числа молів двох елементів в сполуці. Його можна перетворити в емпіричну формулу, розділивши обидва індекси на менший, отримуючи AlCl 3.

Найчастіше виявляється, що довільна маса з’єднання містить певні маси його елементів. Вони повинні бути перетворені в родимки, щоб знайти формулу.

Приклад \(\PageIndex\) : Empirical formula from combustion masses

У студентському лабораторному експерименті було встановлено, що 0,5684 г магнію горить на повітрі з утворенням 0,9426 г оксиду магнію. Знайдіть емпіричну формулу цієї сполуки. Атомні ваги: Мг = 24,305, О = 16,00.

Рішення

Висловлюють це співвідношення як 0,375 г С до 1,00 г О.

  • молі вуглецю: (.375 г)/(12 г/моль) = 0,03125 моль С;
  • родимки кисню: (1,00 г)/(16 г/моль) = 0,0625 моль О
  • моль співвідношення С/О = 0,03125/0,0625 = 0,5;

це відповідає формулі C 0.5 O, яку ми виражаємо цілими числами як СО 2.

Приклад \(\PageIndex\) : Empirical formula from element masses

Виявлено, що 4,67 г зразка сполуки алюмінію містить 0,945 г Al і 3,72 г Cl. Знайдіть емпіричну формулу цієї сполуки. Атомні ваги: Al = 27,0, Cl=35,45.

Рішення

Зразок містить (0,945 г)/(27,0 г моль —1 ) = 0,035 моль алюмінію і (3,72 г) (35,45) = 0,105 моль хлору. Формула Al .035 Cl .105 виражає відносні числа родимок двох елементів в сполуці. Його можна перетворити в емпіричну формулу, розділивши обидва індекси на менший, отримуючи AlCl 3.

Склад бінарного (двоелементного) з’єднання іноді виражається у вигляді масового співвідношення. Найпростіший підхід тут – трактувати числа, що виражають співвідношення, як маси, таким чином перетворюючи задачу в вид, описаний відразу вище.

Приклад \(\PageIndex\) : Empirical Formula from element mass ratio

З’єднання, що складається тільки з вуглецю і кисню, містить ці два елементи в масовому співвідношенні C:H 0,375. Знайдіть емпіричну формулу.

Рішення

Висловлюють це співвідношення як 0,375 г С до 1,00 г О.

  • молі вуглецю: (.375 г)/(12 г/моль) = 0,03125 моль С;
  • родимки кисню: (1,00 г)/(16 г/моль) = 0,0625 моль О
  • моль співвідношення С/О = 0,03125/0,0625 = 0,5;

це відповідає формулі C 0.5 O, яку ми виражаємо цілими числами як СО 2.

Склад по масі з’єднання найчастіше виражається у вигляді вагового відсотка (грам на 100 грам з’єднання). Перший крок полягає в тому, щоб знову перетворити їх у відносні числа молів кожного елемента в фіксовану масу з’єднання. Хоча ця фіксована маса абсолютно умовна (немає нічого особливого близько 100 грам!) , Співвідношення мольних кількостей різних елементів не є довільними: ці співвідношення повинні бути вираженими як цілі числа, оскільки вони представляють співвідношення інтегральних чисел атомів.

Приклад \(\PageIndex\) : Empirical Formula from mass-percent composition

Знайдіть емпіричну формулу з’єднання, що має наступний масово-процентний склад. Атомні ваги наведені в дужках: 36,4% Mn (54,9), 21,2% S (32.06), 42.4% O (16,0)

Рішення

100 г цієї сполуки містить:

  • Мн: (36,4 г)/(54,9 г моль —1 ) = 0,663 моль
  • S: (21,2 г)/(32.06 г моль —1 ) = 0,660 моль
  • O: (42,4 г)/(16,0 г моль —1 ) = 2,65 моль

Формула Mn .663 S .660 O 2.65 виражає відносні числа молів трьох елементів в сполуці. Його можна перетворити в емпіричну формулу, розділивши всі індекси на найменший, отримуючи Mn 1.00 S 1.00 O 4.01, який ми пишемо як MnSO 4.

Примітка: оскільки експериментально визначені маси схильні до невеликих похибок, зазвичай доводиться нехтувати невеликими відхиленнями від цілих значень.

Приклад \(\PageIndex\) : Empirical Formula from mass-percent composition

Знайдіть емпіричну формулу з’єднання, що має наступний масово-процентний склад. Атомні ваги наведені в дужках: 27,6% Mn (54,9), 24,2% S (32.06), 48,2% O (16,0).

Рішення

Попередню формулу на основі 100 г цієї сполуки можна записати як

Ділення через найменший індекс дає Mn 1 S 1.5 O 6. Перевірка цієї формули дозволяє припустити, що множення кожного індексу на 2 дає цілочисельну формулу Mn 2 S 3 O 12.

Примітки щодо експериментальних методів

Однією з найбільш фундаментальних операцій в хімії є розщеплення сполуки на її елементи (процес, відомий як аналіз), а потім визначення емпіричної формули з відносних кількостей кожного виду атома, присутнього в сполуці. Лише в дуже небагатьох випадках практично здійснювати такий процес безпосередньо: таким чином нагрівання сульфіду ртуті (II) призводить до її безпосереднього розкладання:

Аналогічним чином електроліз води виробляє гази Н 2 і О 2 в об’ємному співвідношенні 2:1.

Однак більшість елементарних аналізів повинні проводитися опосередковано. Найбільшого поширення з цих методів традиційно отримав аналіз горіння органічних сполук. Невідомий вуглеводень C a H b O c може бути охарактеризований нагріванням його в потоці кисню так, що він повністю розкладається на газоподібні СО 2 і Н 2 О. Ці гази пропускаються через трубки, що містять речовини, які поглинають кожен газ вибірково. При ретельному зважуванні кожної трубки до і після процесу горіння можна розрахувати значення a і b для вуглецю і водню відповідно. Індексит c для кисню знаходять шляхом віднімання розрахункових мас вуглецю та водню з маси вихідного зразка.

Починаючи з 1970-х років, можна було проводити аналізи горіння за допомогою автоматизованого обладнання. За цим можна також визначити азот і сірку:

Вимірювання маси або ваги вже давно є основним інструментом для кількісного розуміння хімічних змін. Ваги і вагові ваги використовувалися в комерційних і фармацевтичних цілях з початку записаної історії, але цим приладам не вистачало точності 0,001 г, необхідної для кількісної хімії та елементного аналізу, проведеного в лабораторних масштабах.

Лише в середині 18 століття шотландський хімік Джозеф Блек винайшов рівноручний . Ключовою особливістю цього винаходу була легка жорстка балка, що спирається на опору з ножовим краєм; додаткові ножові кромки підтримували вагові каструлі. Краї ножа значно зменшили тертя, що обмежувало чутливість попередніх конструкцій; невипадково точні вимірювання об’єднання ваг і атомних ваг почалися приблизно в цей час.

Аналітичні ваги укладені в скляний корпус, щоб уникнути перешкод від повітряних потоків, а калібровані гирі обробляються щипцями для запобігання адсорбції вологи або масел з оголених пальців.

Той, хто був зарахований до загальної хімії на рівні коледжу до 1960-х років, нагадає про навчання (і нудно), пов’язане з цими пристроями. Вони можуть читати безпосередньо до 1 міліграм і дозволяють оцінити ± 0,1 мг. Пізніше технічні вдосконалення додали магнітне демпфування розгойдування променя, гальма та вбудовані набори ваги, керовані ручками. Найкращі залишки дослідницького класу досягли точності 0,001 мг.

Починаючи з 1970-х років, електронні ваги набули широкого використання, особливо популярні однопанельні типи. Однопанельний баланс усуває необхідність порівняння ваги зразка з вагою каліброваних ваг. Додавання зразка до каструлі викликає зміщення тензодатчика, який створює компенсуюче електромагнітне поле достатньої величини, щоб підняти каструлю в початкове положення. Струм, необхідний для цього, відчувається і перетворюється на вимірювання ваги. Найкращі електронні ваги наукового класу можуть читати до 1 мікрограма, але чутливість 0,1 мг є більш поширеними для студентського лабораторного використання.

1.1: Вступ до хімії

Хімія є дуже універсальним і динамічно мінливим предметом, який обмежується фіксованим визначенням; можливо, краще думати про хімію більше як про точку зору, яка приділяє основну увагу структурі та властивостям – конкретних видів матерії – і особливо на зміни, які вони зазнають.

Справжнє значення хімії полягає в тому, що вона служить інтерфейсом практично для всіх інших наук, а також до багатьох інших областей людських зусиль. З цієї причини про хімію часто говорять (принаймні хіміки!) бути «центральною наукою». Хімія може бути «центральною» набагато більш особистим способом: маючи солідний фон у хімії, вам буде набагато легше мігрувати в інші галузі, коли ваші інтереси розвиваються.

Дослідження чи навчання не для вас? Хімія настільки глибоко вкорінена в багатьох сферах бізнесу, уряду та управління навколишнім середовищем, що певний досвід у цій темі може бути корисним (і здатний дати вам перевагу кар’єри як член команди, що має спеціальні навички) у таких різноманітних галузях, як розробка продукту, маркетинг, управління, комп’ютер наука, технічне письмо і навіть право.

Так що ж таке хімія?

Пам’ятаєте історію про групу сліпих людей, які зіткнулися зі слоном? Кожен перемістив руки над іншою частиною тіла слона – хоботом, вухом або ногою – і придумав зовсім інший опис звіра. До хімії подібним чином можна підходити по-різному, кожен дає різний, дійсний, і все ж безнадійно неповний погляд на предмет. Таким чином, ми можемо розглядати хімію з різних позицій, починаючи від теоретичної і закінчуючи надзвичайно практичною:

В основному теоретичніГоловним чином практичний
Чому конкретні комбінації атомів тримаються разом, але не інші?Які властивості певної сполуки?
Як я можу передбачити форму молекули?Як можна приготувати певний склад?
Чому одні реакції повільні, а інші відбуваються швидко?Чи доходить певна реакція до завершення?
Чи можлива певна реакція?Як можна визначити склад невідомого речовини?

Кип’ятіння його аж до основ

На самому фундаментальному рівні хімію можна організувати за показаними тут лініями.

  • Динаміка стосується деталей того перебудови атомів, які відбуваються під час хімічних змін, і які сильно впливають на швидкість, з якою відбуваються зміни.
  • Енергетика відноситься до термодинаміки хімічних змін, пов’язаних з поглинанням або виділенням тепла. Цей аспект хімії контролює напрямок, в якому відбуваються зміни, і суміш речовин, які утворюються в результаті.
  • Склад і структура визначають речовини, які утворюються через хімічну зміну. Структура конкретно відноситься до відносних розташувань атомів у просторі. Ступінь, в якій може зберігатися дана структура, визначається енергетикою і динамікою.
  • Синтез відноситься до утворення нових (і, як правило, більш складних) речовин з більш простих, але в нинішньому контексті ми використовуємо його в більш загальному сенсі для позначення операцій, необхідних для здійснення хімічних змін і виділення бажаних продуктів.

Цей погляд на хімію є досить суворим, який, ймовірно, більше цінується людьми, які вже знають цю тему, ніж ті, хто збирається його вивчити, тому ми будемо використовувати дещо розширену схему для організації фундаментальних понять хімічної науки. Але якщо вам потрібно одне речення «визначення» хімії, це досить добре завершує його:

Хімія – це вивчення речовин; їх властивостей, структури та змін, які вони зазнають.

Мікро-макро: ліс або дерева

Хімія, як і всі природничі науки, починається з безпосереднього спостереження за природою — в даному випадку матерією. Але коли ми розглядаємо матерію навалом, ми бачимо лише «ліс», а не «дерева» – атоми і молекули, з яких складається речовина, – властивості яких в кінцевому підсумку визначають природу і поведінку матерії, на яку ми дивимося. Ця дихотомія між тим, що ми можемо і не можемо безпосередньо побачити, становить два контрастні погляди, які проходять через всю хімію, яку ми називаємо та .

У контексті хімії «мікроскопічний» має на увазі атомні або субатомні рівні, які неможливо побачити безпосередньо (навіть за допомогою мікроскопа!) тоді як «макроскопічний» передбачає речі, які ми можемо знати шляхом прямих спостережень за фізичними властивостями, такими як маса, обсяг тощо Наступна таблиця надає концептуальний огляд хімічної науки відповідно до макроскопічної/мікроскопічної дихотомії, яку ми обговорювали вище. Це, звичайно, лише один із багатьох способів погляду на тему, але ви можете знайти його корисним в організації багатьох фактів та ідей, які ви зіткнетеся у вивченні хімії. Ми організуємо обговорення на цьому уроці за аналогічними напрямками.

царство

макроскопічний вигляд

мікроскопічний вигляд

хімічний склад

Суміш або «чиста речовина»?

У науці необхідно знати, про що ми говоримо, тому перш ніж приступити до розгляду матерії з хімічної точки зору, нам потрібно знати її склад; чи є це єдиною речовиною, або сумішшю? (Ми розберемося в подробицях визначень пізніше, але на даний момент ви, ймовірно, є справедливе розуміння відмінності; подумайте про зразок солі (хлориду натрію) на відміну від розчину солі у воді— суміш солі і води.)

Елементи і сполуки

Щонайменше тисячу років відомо, що деякі речовини можуть бути розбиті нагріванням або хімічною обробкою на «простіші», але завжди є межа; врешті-решт ми отримуємо речовини, відомі як , які не можуть бути зведені до будь-яких простіших форм звичайними хімічними або фізичними засобами . Який наш критерій «простіше»? Найбільш помітним (а значить і макроскопічним) властивістю є вага.

Ідея мінімальної одиниці хімічної ідентичності, яку ми називаємо елементом, розроблена на основі експериментальних спостережень відносних ваг речовин, що беруть участь в хімічних реакціях. Наприклад, з’єднання оксиду ртуті можна розщепити при нагріванні на два інших речовини:

. але два продукти, металева ртуть та диоксиген, не можуть бути розкладені на простіші речовини, тому вони повинні бути елементами.

Елементи і атоми

Визначення елемента, наведене вище, є оперативним; певний результат (або в даному випадку нерезультат!) процедури, яка може призвести до розкладання речовини на легші одиниці орієнтовно помістити цю речовину в одну з категорій: елемент або з’єднання. Оскільки ця операція проводиться на сипучих речовині, поняття елемента також є макроскопічним. , навпаки, є мікроскопічною концепцією, яка в сучасній хімії пов’язує унікальний характер кожного хімічного елемента з фактичною фізичною частинкою.

Ідея атома як найменшої частинки матерії мала свої витоки в грецькій філософії близько 400 до н.е., але з самого початку була суперечливою (і Платон, і Аристотель стверджували, що матерія нескінченно ділиться.) Лише в 1803 році Джон Далтон запропонував раціональну атомну теорію, щоб пояснити факти хімічної комбінації, як вони тоді були відомі, таким чином, першим використав макроскопічні докази для освітлення мікроскопічного світу. Тільки в 1900-х роках атомна теорія стала загальноприйнятою. У 1920-х роках з’явилася можливість вимірювати розміри і маси атомів, а в 1970-х роках були розроблені методики, які виробляли зображення окремих атомів.

Формула і структура

Формула речовини виражає відносну кількість атомів кожного елемента, яке воно містить. Оскільки формулу можна визначити експериментами з об’ємної речовини, це макроскопічне поняття, хоча воно виражається через атоми.

Те, що нам не говорить звичайна хімічна формула, – це порядок з’єднання атомів компонентів, незалежно від того, згруповані вони в дискретні одиниці () або є дво- або тривимірними розширеними структурами, як у випадку з твердими речовинами, такими як звичайна сіль. Мікроскопічним аспектом композиції є , яка дає детальні відносні місця (у дво- або тривимірному просторі) кожного атома в межах мінімальної колекції, необхідної для визначення структури речовини.

Макроскопічні

Мікроскопічні

Молекула води має структуру, показану тут.

Сірка — елемент в її орторомбічній кристалічній формі.

молекула являє собою восьмикутне кільце атомів сірки. Кристал, показаний зліва, складається з впорядкованого масиву цих молекул.

(Ні, вони насправді не рухаються так, хоча вони знаходяться в постійному стані коливального руху.)

Сполуки і молекули

Як ми вказували вище, – це речовина, що містить більше одного елемента. Оскільки поняття елемента є макроскопічним, а розмежування між елементами та сполуками було визнано задовго до того, як було прийнято існування фізичних атомів, поняття з’єднання також повинно бути макроскопічним, яке не робить припущень про природу кінцевого. Таким чином, коли вуглець згорає у присутності кисню, вуглекислий газ продукту може бути показаний за допомогою (макроскопічних) вимірювань ваги, щоб містити обидва вихідних елемента:

10,0 г + 26,7 г = 36,7 г

Однією з важливих характеристик з’єднання є те, що пропорції за вагою кожного елемента в даному з’єднанні постійні. Наприклад, незалежно від того, яка вага вуглекислого газу ми маємо, відсоток вуглецю, який він містить, становить (10,0/36,7) = 0,27, або 27%.

Молекули

– це збірка атомів, що мають фіксований склад, структуру та відмінні, вимірювані властивості.

Комп’ютерна модель молекули нікотину C 10 H 14 N 2 Рональда Перрі

«Молекула» відноситься до свого роду частинки, і тому є мікроскопічним поняттям. Ще в кінці 19 століття, коли сполуки і їх формули вже давно використовувалися, деякі видатні хіміки сумнівалися в тому, що молекули (або атоми) – це не більше, ніж зручна модель.

Молекули раптово стали реальними в 1905 році, коли Альберт Ейнштейн показав, що броунівський рух, нерегулярні мікроскопічні рухи крихітних пилкових зерен, що плавають у воді, можуть бути безпосередньо пов’язані з зіткненнями з частинками розміром з молекулу.

Нарешті, ми отримуємо, щоб побачити один!

У 2009 році вченим IBM у Швейцарії вдалося візуалізувати реальну молекулу, використовуючи техніку, відому як атомно-силова мікроскопія, в якій атоми тонкого металевого зонда малюються все так трохи над поверхнею іммобілізованої молекули пентацену, охолодженої майже до абсолютного нуля. З метою поліпшення якості зображення на кінець зонда була поміщена молекула чадного газу.

Зображення, вироблене зондом AFM, показано в самому низу. Насправді зображується поверхня електронних хмар молекули, яка складається з шести гексагональних кілець атомів вуглецю з воднем на її периферії. Крихітні шишки, які відповідають цим атомам водню, свідчать про чудову роздільну здатність цього експерименту.

Атомний склад молекули задається її формулою. Таким чином, формули CO, CH 4 та O 2 представляють молекули окису вуглецю, метану та диоксиду. Однак той факт, що ми можемо написати формулу для сполуки, не означає існування молекул, що мають такий склад. Гази і більшість рідин складаються з молекул, але багато твердих речовин існують у вигляді розширених решіток атомів або іонів (електрично заряджених атомів або молекул.) Наприклад, не існує такого поняття, як «молекула» звичайної солі, NaCl (див. Нижче).

Плутаєте розмежування між молекулами і сполуками?

Може бути, допоможе наступне:

Структура і властивості

Склад і структура лежать в основі хімії, але вони охоплюють лише дуже малу її частину. Це багато в чому властивості хімічних речовин, які нас цікавлять; саме через них ми відчуваємо і знаходимо застосування речовин, і значна частина хімії як науки присвячена розумінню зв’язку між структурою та властивостями. Для деяких цілей зручно розрізняти хімічні властивості та фізичні властивості, але, як і у більшості побудованих людиною дихотомій, різниця стає більш нечіткою, оскільки людина дивиться уважніше.

Хімічна зміна

визначається макроскопічно як процес, при якому утворюються нові речовини. На мікроскопічній основі його можна розглядати як перерозташування атомів. Дана хімічна зміна зазвичай називається хімічною реакцією і описується хімічним рівнянням, яке має вигляд

У елементарних курсах прийнято розрізняти «хімічні» і «фізичні» зміни, останні зазвичай стосуються змін фізичного стану, таких як плавлення і випаровування. Як і у більшості створених людиною дихотомій, це починає руйнуватися при уважному огляді. Це багато в чому через деяку неоднозначність у тому, що ми розглядаємо як виразну «субстанцію».

Приклад 1: Хлор

Елементарний хлор існує як двоатомна молекула \(\ce\) в газовому, рідкому та твердому станах; основна відмінність між ними полягає в ступені організації. У газі молекули рухаються випадково, тоді як у твердому тілі вони обмежені місцями в тривимірній решітці. У рідині ця тісна організація розслаблена, дозволяючи молекулам ковзати і ковзати навколо один одного.

Оскільки основні молекулярні одиниці залишаються однаковими у всіх трьох станах, процеси плавлення, заморожування, конденсації та випаровування зазвичай розглядаються як фізичні, а не хімічні зміни.

Приклад 2: Хлорид натрію

Тверда сіль складається з нескінченно розширеного 3-вимірного масиву Na + і Cl — іонів (електрично заряджених атомів.)

При нагріванні вище 801° C тверда речовина плавиться з утворенням рідини, що складається з цих самих іонів. Ця рідина кипить при 1430°, утворюючи пар, що складається з дискретних молекул, що мають формулу \(\ce\) .. Оскільки іони в твердому тілі, гідратовані іони в розчині та молекула \(\ce\) дійсно різні хімічні види, тому різниця між фізичними та хімічними змінами стає трохи нечіткою.

Енергетика та рівновага

Ви, напевно, бачили рівняння хімічних реакцій, такі як «загальний», показаний нижче:

Рівняння такого роду не означає, що реагенти A і B повністю зміняться в продукти C і D, хоча в багатьох випадках це буде те, що, як видається, відбувається. Більшість хімічних реакцій протікають до якоїсь проміжної точки, яка дає суміш реагентів і продуктів.

Приклад 3

Наприклад, якщо два гази трихлорид фосфору і хлор змішуються разом при кімнатній температурі, вони будуть об’єднуватися до тих пір, поки приблизно половина з них не перетвориться на пентахлорид фосфору:

При інших температурах ступінь реакції буде меншою або більшою. Результатом, в будь-якому випадку, стане рівноважна суміш реагентів і продуктів.

Найважливіше питання, яке ми можемо задати про будь-яку реакцію – «що таке рівноважний склад»?

  • Якщо відповідь «всі продукти і мізерно малі кількості реагентів», то ми говоримо, що реакція може відбутися і що вона «йде до завершення».
  • Якщо відповідь «незначна кількість продуктів», то ми говоримо, що реакція не може відбуватися в прямому напрямку, але може статися зворотна реакція.
  • Якщо відповідь «значні кількості всіх компонентів» (як реагентів, так і продуктів) присутні в рівноважної суміші, то ми говоримо реакція «оборотна» або «неповна».

Аспект «зміни», який ми розглядаємо тут, – це властивість хімічної реакції, а не якогось одного речовини. Але якщо перестати думати про величезну кількість можливих реакцій між більш ніж 15 мільйонами відомих речовин, то можна помітити, що виміряти і записати рівноважні склади всіляких комбінацій було б нездійсненним завданням.

Одне або два безпосередньо вимірюваних властивості окремих реагентів і продуктів можуть бути об’єднані, щоб дати число, з якого рівноважний склад при будь-якій температурі можна легко розрахувати. Експеримент робити не потрібно!

Це дуже макроскопічний погляд, оскільки властивості, які нам потрібно безпосередньо стосуватися, – це властивості реагентів та продуктів. Аналогічно рівноважний склад – міра ступеня, в якій відбувається реакція, виражається через кількість цих речовин.

Хімічна енергетика

Практично всі хімічні зміни передбачають поглинання або виділення енергії, як правило, у вигляді тепла. Виявляється, ці енергетичні зміни, які є провінцією , служать потужним засобом прогнозування того, чи може протікати дана реакція, і в якій мірі. Більш того, все, що нам потрібно для того, щоб зробити цей прогноз, – це інформація про енергетичні властивості реагентів і продуктів; немає необхідності вивчати саму реакцію. Оскільки це об’ємні властивості речовини, хімічна термодинаміка цілком макроскопічна у своєму світогляді.

Динаміка: Кінетика і механізм

Енергетика хімічних змін, про яку ми говорили відразу вище, відносяться до кінцевого результату хімічної зміни: складу кінцевої реакційної суміші, і кількості виділеного або поглиненого тепла. Динаміка хімічних змін пов’язана з тим, як відбувається реакція:

  • Що має статися, щоб почалася реакція (яка молекула потрапляє першою, наскільки важко і з якого напрямку?)
  • Чи відбувається реакція в один крок, або задіяні кілька кроків і проміжних структур?

Ці деталі складають те, що хіміки називають реакції. Наприклад, реакція між оксидом азоту та воднем (ідентифікована як чиста реакція внизу зліва), як вважають, відбувається у два етапи, показані тут. Зверніть увагу, що закис азоту, N 2 O, утворюється на першому етапі і споживається на другому, тому він не відображається в рівнянні чистої реакції. Кажуть, що N 2 O виступає в якості проміжного продукту в цій реакції. Деякі проміжні продукти – це нестабільні види, часто спотворені або неповні молекули, які не мають самостійного існування; вони відомі як перехідні стани.

Мікроскопічна сторона динаміки розглядає механізми хімічних реакцій. Це стосується опису «удару за ударом» того, що відбувається, коли атоми у реагуючих видах переставляються в конфігурації, які вони мають у продуктах.

Механізм являє собою мікроскопічний аспект хімічних змін. Механізми, на відміну від енергетики, неможливо передбачити з інформації про реагенти і продукти; хімічна теорія ще не просунулася до того моменту, коли ми можемо зробити набагато більше, ніж робити освічені здогадки. Зробити справу ще складніше (або, хімікам, цікавіше! ), одна і та ж реакція часто може протікати за допомогою різних механізмів при різних умовах.

Кінетика

Оскільки ми не можемо безпосередньо спостерігати за молекулами, коли вони реагують, найкраще, що ми зазвичай можемо зробити, – це зробити висновок про механізм реакції з експериментальних даних, особливо той, який стосується швидкості реакції, оскільки на неї впливають концентрації реагентів. Ця повністю експериментальна область хімічної динаміки відома як .

Швидкості реакцій, як їх ще називають, дуже різняться: одні реакції завершуються за мікросекунди, інші можуть зайняти роки; багато хто настільки повільні, що їх швидкість по суті дорівнює нулю. Щоб зробити речі ще цікавішими, немає ніякого зв’язку між швидкістю реакції та «тенденцією реагувати», як це регулюється факторами у верхній половині наведеної діаграми; останню можна точно передбачити за енергетичними даними про речовини (властивості, про які ми згадували на попередньому екрані), але реакція ставки повинні визначатися експериментом.

Каталізатори

Каталізатори можуть вносити різкі зміни в швидкості реакцій, особливо в тих, чия некаталізована швидкість по суті дорівнює нулю. Розглянемо, наприклад, дані про швидкість розкладання перекису водню. Н 2 О 2 є побічним продуктом дихання, отруйним для живих клітин, які, як наслідок, сформувалися високоефективний фермент (біологічний каталізатор), який здатний знищувати пероксид так само швидко, як він утворюється. Каталізатори працюють, дозволяючи реакції протікати альтернативним механізмом.

У деяких реакціях навіть світло може виступати каталізатором. Наприклад, газоподібні елементи водень і хлор можуть залишатися змішаними між собою в темряві нескінченно довго без будь-яких ознак реакції, але на сонячному світлі вони поєднуються вибухонебезпечно.

Течії сучасної хімії

У попередньому розділі ми розглянули хімію з концептуальної точки зору. Якщо це можна вважати «макроскопічним» поглядом на хімію, що таке «мікроскопічний» вид? Ймовірно, це було б те, що насправді роблять хіміки. Оскільки ретельне дослідження цього приведе нас до набагато більш детально, ніж ми можемо розмістити тут, ми згадаємо лише деякі з областей, які з’явилися як особливо важливі в сучасній хімії.

Наука про поділ

Дивно велика частина хімії пов’язана з виділенням одного компонента з суміші. Це може відбуватися на будь-якій кількості етапів виробничого процесу, включаючи дуже важливі етапи, пов’язані з видаленням токсичних, одиозних або інших небажаних побічних продуктів з потоку відходів. Але навіть у дослідницькій лабораторії значна кількість зусиль часто приділяється відділенню потрібної речовини від багатьох компонентів реакційної суміші, або на відділення компонента від складної суміші (наприклад, метаболіт наркотиків із зразка сечі), перш ніж вимірювати присутню кількість.

Дистиляція – поділ рідин, що мають різну температуру кипіння. Ця стародавня техніка (вважається, що виникла у арабських алхіміків у 3500 до н.е.), все ще є однією з найбільш широко використовуваних операцій як в лабораторії, так і в промислових процесах, таких як нафтопереробка.

Екстракція розчинником – поділ речовин на основі їх різних розчинностей. Поширений лабораторний інструмент для виділення речовин з рослин і хімічних реакційних сумішей. Практичне застосування включає переробку радіоактивних відходів і без кофеїну кавових зерен. Показана тут сепараторна воронка є найпростішим апаратом для екстракції рідина-рідина; для екстракції твердої рідини зазвичай використовується апарат Сокслета.

Хроматографія – цей надзвичайно універсальний метод залежить від схильності різних видів молекул адсорбуватися (прикріплюватися) до різних поверхонь, коли вони рухаються вздовж «стовпа» адсорбентного матеріалу. Подібно до того, як прогрес людей, що проходять через торговий центр, залежить від того, як довго вони проводять, дивлячись у вікна, які проходять, ті молекули, які сильніше адсорбуються до матеріалу, будуть виходити з колони хроматографії повільніше, ніж молекули, які не так сильно адсорбуються.

Гелевий електрофорез – потужний метод поділу і «зняття відбитків пальців» макромолекул типу нуклеїнових кислот або білків на основі таких фізичних властивостей, як розмір і електричний заряд.

Ідентифікація та аналіз

Що спільного у наступних людей?

  • Менеджер заводу приймає рішення про те, чи приймати залізничний цистерну вінілхлориду для виготовлення в пластикову трубу
  • Сільськогосподарський хімік, який хоче знати про вітамінний вміст нового овочевого гібрида
  • Менеджер міського водоочисного заводу, якому потрібно переконатися, що вміст карбонату у воді підтримується досить високим, щоб запобігти корозії, але досить низьким, щоб запобігти накопиченню накипу

Відповідь полягає в тому, що все залежить від – вимірювань природи або кількості («аналізів») якогось цікавить речовини, іноді при дуже низьких концентраціях. Великий обсяг досліджень присвячений пошуку більш точних і зручних засобів проведення таких вимірювань. Багато з них включають складні інструменти; Серед найбільш широко використовуваних є наступні:

Спектрофотометри, які вивчають способи, якими світло різної довжини хвиль поглинається, випромінюється або змінюється атомними та молекулярними видами.

Мас-спектрометри, які розбивають молекули на фрагменти, які можна охарактеризувати електричними методами.

Прилади (ЯМР-спектрометри), які аналізують дію радіохвиль і магнітних полів на атомні ядра з метою вивчення природи хімічних зв’язків, прикріплених до певного виду атома.

«На початку 1900-х років хімік міг аналізувати близько 200 зразків на рік для основних породоутворюючих елементів. Сьогодні, використовуючи рентгенівську флуоресцентну спектрометрію, два хіміки можуть проводити однотипний аналіз на 7000 зразків на рік».

Матеріали, полімери та нанотехнології

Матеріалознавство намагається пов’язати фізичні властивості та експлуатаційні характеристики інженерних матеріалів з їх основною хімічною структурою з метою розробки вдосконалених матеріалів для різних застосувань.

Полімерна хімія – розробка полімерних («пластичних») матеріалів промислового призначення. З’єднання окремих молекул полімеру поперечними зв’язками (червоними) збільшує міцність матеріалу. При цьому звичайний поліетилен є досить м’яким матеріалом з низькою температурою плавлення, але зшита форма більш жорстка і стійка до нагрівання.

Органічні напівпровідники пропонують ряд потенційних переваг перед звичайними пристроями на основі металоїдів.

Фуллерени, нанотрубки та нанодроти – Фуллерени вперше були ідентифіковані в 1985 році як продукти експериментів, в яких графіт випаровувався за допомогою лазера, роботи для яких Р.Ф. Керл-молодший, Р.Е. Смоллі, і Х. В. Крото розділили Нобелівську премію з хімії 1996 року. Очікується, що дослідження фулерену призведуть до нових матеріалів, мастильних матеріалів, покриттів, каталізаторів, електрооптичних приладів та медичних застосувань.

Хімія нанопристроїв – побудова молекулярно-масштабних збірок для конкретних завдань, таких як обчислення, створення рухів тощо.

Біосенсори і біочипи – поверхні металів і напівпровідників, «прикрашені» біополімерами, можуть служити надзвичайно чутливими детекторами біологічних речовин і інфекційних агентів.

Біохімія та молекулярна біологія

Ця галузь охоплює широкий спектр досліджень, починаючи від фундаментальних досліджень хімії експресії генів та взаємодії ферментів та субстратних взаємодій до дизайну лікарських засобів. Значна частина діяльності в цій галузі спрямована на зусилля у відкритті наркотиків.

Скринінг наркотиків розпочався як в значній мірі розсіює підхід, в якому патоген або лінія ракових клітин була скринінгована проти сотень або тисяч речовини кандидата в надії знайти кілька «призводить», які можуть призвести до корисної терапії. Ця галузь зараз високо автоматизована і зазвичай включає комбінаторну хімію (див. Нижче) в поєднанні з інноваційними методами поділу та аналізу.

Дизайн препарату розглядає взаємодію між ферментами та можливими інгібіторами. Комп’ютерне моделювання є важливим інструментом у цій роботі.

Протеоміка – це величезне поле фокусується на зв’язках між будовою і функцією білків – з яких існує близько 400 000 різних видів у людини. Протеоміка пов’язана з генетикою тим, що послідовності ДНК в генах декодуються в білки, які врешті-решт визначають і регулюють конкретний організм.

[Посилання на зображення наукової статті]

Хімічна геноміка досліджує ланцюжок подій, в яких сигнальні молекули регулюють експресію генів.

Синтез

У найзагальнішому сенсі цим словом називають будь-яку реакцію, яка призводить до утворення тієї чи іншої молекули. Це одночасно одне з найдавніших напрямків хімії і одне з найбільш активно переслідуваних. Деякі з основних ниток

Комбінаторна хімія відноситься до групи значною мірою автоматизованих методів для генерації крихітних кількостей величезної кількості різних молекул («бібліотек»), а потім виділення тих, що мають певні бажані властивості. Хоча це основна методика відкриття наркотиків, вона також має багато інших застосувань.

Зелена хімія – синтетичні методи, які зосереджені на зменшенні або усуненні використання або вивільнення токсичних або не біологічно розкладаються хімічних речовин або побічних продуктів.

Хімія процесів усуває розрив між хімічним синтезом та хімічною інженерією, адаптуючи синтетичні шляхи до ефективних, безпечних та екологічно відповідальних методів для масштабного синтезу.

Вітаємо! Ви тільки що охопили всю хімію, згущені в один швидкий і безболісний урок— найкоротший у світі курс хімії! Так, ми залишили багато деталей, найважливіша з яких займе у вас кілька місяців щасливого відкриття, щоб підібрати. Але якщо мати на увазі глобальну ієрархію складу/структури, властивостей речовин і змін (рівноваги і динаміки), які ми розробили як в макроскопічних, так і в мікроскопічних поглядах, вам буде набагато простіше зібрати деталі, коли ви стикаєтеся з ними і побачити, де вони вписуються в більша картина.