Chimia: prieten sau dusman ?

Chimia: prieten sau dusman ?

Ce este chimia pentru mine? Chimia este una din tiinele fundamentale, care studiaz substanele cu structura i proprietile lor, urmrind n acelai timp modificrile produse asupra acestora de reaciile chimice. Pentru mine chimia este una dintre stiintele cu ajutorul careia viata omului a evoluat mult.Datorita ei s-a dezvoltat mult medicina, care este vitala omului: fara cunostintele pe care chimistii le-au descoperit, majoritatea bolilor din ziua de azi nu ar mai avea leac. 2Prezentare generalChimia este tiina care studiaz substanele chimice care sunt constituite din atomi sau particulele subatomice, precum protonii, electronii i neutronii. Atomii se combin pentru producerea moleculelor i a cristalelor. Chimia mai este numit i tiina de mijloc sau tiina central, ntruct combin toate celelalte tiine ale naturii, precum astronomia, fizica, biologia i geologia.Naterea chimiei poate fi atribuit anumitor practici, numite alchimie, care sunt efectuate de mai multe milenii n multe pri din lume, n mod special n Orientul Mijlociu.Structura obiectelor pe care le folosim zi cu zi i proprietile materiei cu care interacionm sunt consecine ale proprietilor substanelor chimice i ale interaciunilor lor. Spre exemplu, oelul este mai dur dect fierul pentru c atomii din el sunt mai strns legai, formnd o structur cristalin mai rigid. Lemnul arde sau este supus oxidrii rapide pentru c poate reaciona n mod spontan cu oxigenul n cadrul unei reacii chimice deasupra unei anumite temperaturi. Zahrul i sarea se dizolv n ap deoarece proprietile lor moleculare/ionice permit dizolvarea n condiii ambientale.

Disciplinele cuprinse n chimie sunt grupate tradiional dup tipul de materie studiat sau tipul de studiu. Acestea includ chimia anorganic (studiul materiei anorganice), chimia organic (studiul materiei organice, vii), biochimia (studiul substanelor gsite n organismele biologice), chimie fizic (studiile legate de energie despre sistemele chimice la scal macro-, molecular i submolecular), electrochimie, chimia analitic (analiza mostrelor de material pentru a dobndi o nelegere a compoziiei chimice i structurii acestuia), etc. Multe alte discipline specializate au ieit la suprafa n anii receni, ex. neurochimia - studiul sistemului nervos.De ce chimia este prieten?Pentru ca exista:AliajeleElemente galvaniceBiochimiaSubstante nutritive

AliajeleMajoritatea metalelor pe care le folosim sunt aliaje, amestecuri n care cel puin o substan este un metal. Acesta deoarece metalele pure au rareori proprietile ideale pentru o anumit sarcin, dar pot fi mbuntite prin adugarea altor metale.Proprietile fizice ale unui metal, precum rezistena, duritatea, punctul de topire i conductivitatea electric, depind de structura sa cristalin. Acesta se modific atunci cnd metalul este amestecat cu o alt substan. Aliajul rezultat are o structur diferit de a componentelor sale, astfel nct i proprietile sale sunt diferite. Unele aliaje conin nemetale, precum carbonul, siliciul i fosforul, dar majoritatea aliajelor sunt fcute n ntregime din metale. Oelul este un aliaj de fier cu carbon, dar oelurile aliate au elemente de aliere adiionale, precum nichelul, siliciul, manganul, i cromul. Aceasta se modific structura de baz a oelului, astfel nct se pot aplica forme variate de tratare pentru a face oelul s fie mai dur, mai moale, mai elastic sau mai rezistent, n funcie de necesitile aplicaiei.Exemplu: oeluri aliate ; bronzul ;

Elemente Galvanice Numim element galvanic o surs de energie electric n care energia chimic se transform n energie electric.n figurile 1a i 1b este artat cel mai simplu element galvanic, care este format dintr-un vas, umplut cu electrolit (soluie de acid sulfuric) i doi electrozi: unul de cupru i altul de zinc. Ca rezultat al aciunii chimice a electrolitului asupra cuprului i zincului, ntre electrozii elementului se formeaz o diferen de potenial, adic o f.e.m.(for electromotoare) care poate fi utilizat pentru producerea unui curent ntr-un circuit exterior.n timpul funcionrii unui asemenea element apare i un fenomen vtmtor (duntor), numit polarizare. El const n faptul c, n urma reaciei chimice, n electrolit apar ioni pozitivi de hidrogen, care se mic spre electrodul negativ (cupru) i se depun pe acesta sub form de bicue de hidrogen. Aceste bicue mpiedic apropiereade electrod a noilor ioni i elementul nceteaz s mai funcioneze.Pentru a micora. fenomenul polarizrii electrodul pozitiv se nconjoar cu o substan numit depolarizant, care intr uor n reacie cu hidrogenul i-l absoarbe.Industria sovietic producea o mare cantitate de elemente galvanice de diferite tipuri, care dup calitatea lor sunt considerabil mai bune dect altele modele din strintate. Un mare merit pentru aceste succese aparine inginerilor sovietici laureai ai premiului Stalin - G. G. Morozov i N. S. Krivolukaia.

element galvanic

Biochimia Biochimia chimia vietiiChimia vieii sau biochimia, studiaz reaciile chimice care au loc n organismele vii. Acetia respect aceleai legi ca i celelalte reacii chimice, dar sunt mai complexe.Chimia vieii studiaz ansablul reaciilor care au loc n organismele vii, mai ales n unitile lor de baz, celulele. Fiinele vii au nevoie de energie.Oamenii i animalele i iau energia din alimentele pe care le consum (energie chimic). Alimentele sunt transformate printr-un ansablu de reacii chimice, care au loc mai nti la nivelul aparatului digestiv(digestie) i apoi la nivelul celulelor(respiraia celular).Anumite plante i microorganisme(fiine vii microscopice) i gsesc altfel energia de care au nevoie. Pentru a se hrnii, ele transform energia luminii solare printr-un proces complex de reacii chimice numit fotosintez.O reacie chimic: digestiaDigestia este un proces chimic. n aparatul digestiv, alimentele sunt descompuse n mici molecule numite substane nutritive. Aceste substane nutritive sunt apoi transportate de snge pn la celule, unde sufer alte transformri.Principalele substane nutritive sunt lipidele i glucidele. Lipidele, numite i grsimi, provin din materiile grase cum ar fii uleiurile vegetale sau untul. Ele aduc organismului carbon i hidrogen. Glucidele, numite i zaharuri, se divizeaz n zaharuri rapide i zaharuri lente. Primele sunt coninute n miere, fructe, dulceuri i ciocolat.Asimilate direct de organism(adic transformate n energie), ele aduc organismului energia necesar unui efort fizic solicitant i rapid. Cel de-al doilea tip se gsete n cereale(gru, orez, porumb). Ele nu sunt direct asimilate de organism i constituie o surs de energie de mai lung durat. Toate glucidele sunt bogate n carbon, hidrogen i oxigen.Respiraia celularVegetale sau animale, toate celulele respir: aceasta este respiraia celular. Ele absorb dioxigen (O2) i elimin dioxid de carbon (CO2). Dioxigenul servete la arderea alimentelor printr-o reacie de oxidare.Aceast reacie se deruleaz n mai multe etape. Glucoza (zahrul)de pild, este mai nti transformat ntr-o molecul mai simpl, acidul piruvic. Mitocondriile, elementele celulei responsabil de respiraia celular, descompun acest acid n dioxid de carbon i hidrogen. Dioxidul de carbon este eliminat de celul: hidrogenul se combin cu oxigenul care intr n organism atunci cnd respirm, dnd ap.Ansamblul acestor reacii degaj o mare cantitate de energie. Aceasta este stocat n mici molecule specializate, care o elibereaz n funcie de nevoile celulei.FotosintezaPlantele cu clorofil se hrnesc absorbind ap i dioxid de carbon din aer. Pentru aceasta, ele folosesc energia luminii solare: acest proces se numete fotosintez. n timpul lui, se degajeaz dioxigen.Fotosinteza se deruleaz n dou faze principale. Ziua, plantele capteaz energia solar. Cu ajutorul clorofilei i a altor pigmeni prezeni n frunzele lor, ele folosesc aceast energie pentru a descompune apa pe care o absorb n hidrogen i oxigen. Noaptea, hidrogenul ajut la reducerea dioxidului de carbon i la producerea de glucide, care vor hrni planta.Funcionarea acestei mici uzine chimice vii depinde de condiiile exterioare, n special de cantitatea de lumin solar i de temperatur.Termeni bio-chimici*celul=cel mai mic element constitutiv al unei fiine vi. O celul este n general nconjurat de o membran. n interior se gsete nucleul i citoplasma coninnd diferite organite(mitocondrii).*clorofil=pigmentul verde din plante care capteaz energia razelor solare, necesar fotosintezei.*efect secundar=efect nedorit al unui medicament, care se manifest la dozele recomandate.*fotosintez=proces n timpul creia plantele, datorit clorofilei, fabric (sintetizeaz) glucide, folosindu-se de ap, dioxid de carbon i energia razelor solare.*glucid=denumire dat de chimiti unei substane organice numit n mod curent zahr.*lipid= denumire dat de chimiti unei substane organice numit n mod curent grsime.*principiu activ=substan activ coninut ntr-un medicament care acioneaz mpotriva unei anumite boli.*substan nutritiv=substan coninut n alimente, care poate fi utilizat direct de organism, fr a mai fi transformat.Chimia medicamentelorUn medicament este o substan sau un compus administrat omului ca tratament mpotriva unei boli, pentru a preveni o mbolnvire sau pentru a stabili un diagnostic.Chimistul i medicul elveian Paracelsus(1493-1514), n secolul al XVI-lea, a fost primul care a definit principiul dup care fiecrei boli i corespunde un medicament specific. Trebuie deci cutat medicamentul n funcie de maladia pe care dorim s o tratm. Astzi, cercetarea n domeniul medicamentelor revine, nainte de toate, chimitilor. Acetia lucreaz n strns colaborare cu medicii i farmacitii. mpreun, ei ajut la progresul farmacologiei, tiina medicamentelor.

Substante Nutritive Corpul omenesc este alctuit din celule aranjate ca i crmizile ntr-o construcie. Celulele au nevoie de substane nutritive pentru a crete i a sa nmuli, iar aceste substane sunt preluate din mncare.Grsimile sunt substane organice sintetizate de organismele animale i vegetale fcnd parte din clasa lipidelor.Grsimile sunt o surs de energie i n general, furnizarea enegiei este mai constant. n plus, o dat supuse procesului de digesie, o anumit cantitate de grsimi va fi depozitat n depozitele de grsimi din organism, situate sub piele i n jurul ctorva organe importante, cum ar fi rinichii, inima i ficatul. Aceste depozite apr organismul mpotrivba frigului iprotejat oasele i organele interne mpotriva rnilor. Contrar unor teorii la mod, o anumit cantitate de grsime este esenial pentru pstrarea sntii.Aproape toate alimentele conin grsimi, cu excepia majoritii fructelor i legumelor.Produsele animale carne, untur, produse lactate conin aa-numitele grsimi saturate. Nucile, petele gras, uleiurilr vegetale i unele margarini uoare conin grsimi nesaturate. Dieticienii recomand un consum mai mare de grsimi nesaturate dect de grsimi saturate. Grsimile saturate ncurajeaz colesterolului, substan produs pe cale natural n ficat, dar prezent i n unele alimente.Un anumit nivel al colesterolului este esenial sntii organismului; dar se pare c ficatul este capabil s produc ntreaga cantitate de colesterol necesar, fr s fie nevoie s includem n alimentaie aceast substan.Aceasta nu nseamn c alimentele cu un coninut ridicat de colesterol trebuie evitate, dei persoanele care au un nivel ridicat de colesterol n organism sunt sftuite s reduc consumul acestuia.Deoarece grsimile furnizeaz o energie mai consistent dect carbohidraii, procentajul lor n alimentaia zilnic trbuie s fie mai mic. De asemenea, acestea sunt mai sioase dect alte alimente. Nu se poate spune care este cantitatea ideal de grsime din alimentaie: clima rece sau activitatea intens accentueaza nevoia de grsimi. n general, cel puin 15% din caloriile zilnice trebuie s provin dsin grsimi, iar media ar fi 20-30%.Asemenea carbohidrailor, dac consumm mai mult dect este nevoie organismul, excesul se depune sub form de grsime.De ce chimia este dusman?Pentru ce exista:Bomba atomicaDrogurileCoroziunea metalelorIradiatiile

Bomba AtomicaO arm nuclear, numit i bomb atomic, este o arm tehnicizat extrem de distrugtoare care se bazeaz pe energia eliberat prin urmtoarele procese fizice:la prima generaie: bomba atomic: prin fisiune nuclear (realizat iniial n SUA (1944) i apoi n URSS);la a doua generaie: (bomba cu hidrogen): prin fisiune, urmat de fuziune nuclear (realizat iniial n URSS).

DrogurileTentatia de a ajunge la stari de euforie isi are radacina in timpuri de mult apuse, chiar pe vremea dacilor si a romanilor se fumau anumite ierburi cu efecte afrodisiace si halucinogene (canepa indiana).Drogurile sunt substante artificiale create de oamenii de stiinta in anumite situatii limita. Cauzele au fost de regula razboaiele. Efectele drogurilor erau "benefice" pentru armatele diverselor popoare care trebuiau sa reziste in regim de razboi, de multe ori fara hrana si fara apa. Asa au luat nastere substantele excitante - droguri in forma primara. Tot razboaiele au dus la dezastre umane. Astfel, in secolul al XVII-lea s-a descoperit morfina, un medicament care calma durerile provocate de rani. Cu timpul s-a realizat ca morfina administrata in mod repetat duce foarte repede la dependenta fizica si psihica. S-a cautat un inlocuitor si prin derivarea morfinei cu opium-ul s-a descoperit heroina, care intial se credea ca nu da dependenta asa de mare ca morfina. In realitate, dependenta de heroina este de sapte ori mai mare decat cea de morfina.Dupa primul razboi mondial, aceste substante au inceput sa fie consumate in toata lumea. Pana la sfarsitul anilor '30, ele erau legale. Comercializarea lor, in timp, a dus la profituri enorme scoase in afara legii, drogurile au devenit o sursa inestimabila pentru piata neagra. Flagelul comertului ilicit de stupefiante pornit din America de Sud si Orientul Mijlociu a cuprins intreaga planeta.

Coroziunea MetalelorCOROZIUNEA consta in distrugerea partiala sau totala a materialelor in general si a metalelor in special,in urma unor reactii cu agentii economici din mediul inconjurator. Coroziunea metalelor este un fenomen inevitabil care produce pierderi industriale ce se estimeaza la o treime din totalul de pierderi din economia mondiala. De aceea,acest fenomen a fost studiat pe baza a numeroase observatii experimentale,luandu-se astfel masuri de prevenire sau de incetinire a distrugerii pieselor si instalatiilor metalice. Datorita activitati chimice mari,metalele care vine in contact cu mediu coroziv uscat,umed sau microbiologic se distrug,se corodeza. Ele nu dispar,se transforma fie in compusi solizi, care se depun, fie in compusi solubili in mediu coroziv.Metalele cu o mare reactivitate chimica se corodeaza cel mai usor. Coroziunea se poate produce chimic si electrochimic. Metalele pure nu sunt supuse coroziuni. Impuritatile continute in metale creeaza conditi favorabile acestui fenomen.Dupa mecanismul de desfasurare se pot distinge doua tipuri de corpziune:- coroziunea chimica- coroziunea electrochimicaCoroziunea chimica consta in distrugerea metalelor prin reactii care au loc intre acestea si mediul inconjurator. Produsele coroziunii chimice pot micsora viteza procesului de coroziune daca raman pe suprafata metalului. Ele formeaza un strat protector care izoleaza metalul de mediul agresiv. Al, Mg, Pb, etc. se acopera in aer uscat cu un strat protector de oxid. Substantele care contribuie la formarea unei peliculeprotectoare se numesc agenti de pasivare.

IradiatiileViata pe Pamant s-a dezvoltat in prezenta radiatiilor de fundal. Nu este nimic nou, inventat de om. Istoria consumului de energieUnica sursa de energie care a alimentat civilizatia noastra pana in secolul trecut a fost energia solara, inmagazinata sub forma de energie chimica, prin procesul de fotosinteza, in surse regenerative (lemnul, apele, vantul) sau in combustibili fosili (carbune, petrol, gaze) a caror constanta de formare este de ordinul milioanelor de ani.Am putea spune, fara sa gresim prea mult, ca sub aspect energetic am fost sclavii Soarelui si nu este de mirare ca popoarele din antichitate au facut din Soare unul dintre principalii zei ai religiilor primitive.Una dintre problemele principale, de a carei solutionare depinde dezvoltarea civilizatiei noastre, problema care a revenit pe primul plan al preocuparilor din ultimii ani, este asigurarea cu energia necesara dezvoltarii activitatilor de baza care conditioneaza evolutia progresiva a nivelului de trai al populatiei globului terestru. Cantitatea de energie consumata de omenire a crescut din epoca primitiva pana acum de 2,5 milioane de ori. Este evident ca o astfel de crestere nu poate sa nu conduca la o problema a energiei necesare pentru dezvoltarea viitoare a omenirii.Inceputul erei atomiceDupa cum am spus, pana nu demult am fost sclavii Soarelui, dar primul pas catre dezrobire a fost facut de catre fizicianul Becquerel pe 26 februarie 1898, cand acesta a lasat cateva placi fotografice ferite de lumina, in apropierea unui minereu de uraniu. Developandu-le, acesta le descopera innegrite, ca si cand ar fi fost expuse la lumina. De aici el a tras concluzia ca minereul de uraniu emite radiatii necunoscute. De aceea fizicienii francezi Marie Curie si Pierre Curie si-au dedicat multi ani cercetarii radiatiilor radioactive. |mpreuna, acesti trei cercetatori au primit Premiul Nobel pentru fizica in 1903. Identificarea si cercetarea acestor radiatii incepe sa-i pasioneze pe cercetatori. Asa ca la inceputul secolului trecut Rutheford si elevii sai, Chadwick, Cockfroft si Walton, au investigat proprietatile nucleelor cu ajutorul unor particule accelerate artificial la energii cinetice mai mari decat cele ale radiatiilor, emise de radioactive.

RadioactivitateaMateria se compune din elemente, iar elementele se compun din atomi. Atomii contin un nucleu si un numar oarecare de electroni care au sarcina electrica negativa. Nucleul contine protoni, cu sarcina electrica pozitiva, si neutroni, fara sarcina electrica. Numarul protonilor este egal cu numarul electronilor si este numit numar atomic (de exemplu, oxigenul are numarul atomic 8). Masa atomului este practic concentrata in nucleu, numarul de protoni plus neutroni din acesta se numeste numar de masa. In aceste conditii, speciile de atomi sunt diferentiate dupa numarul atomic si numarul de masa, sau mai simplu, dupa numele elementului si numarul de masa. Astfel caracterizati, atomii se numesc nuclizi. De exemplu, carbonul-12 este un nuclid cu 6 protoni si 6 neutroni, plumbul-208 este un nuclid cu 82 protoni si 126 neutroni.Nuclizii unui element care au numere diferite de neutroni se numesc izotopi (deci izotopul nu este un sinonim al nuclidului). Hidrogenul, de exemplu, are trei izotopi: hidrogen-1, hidrogen-2 numit si deuteriu, si hidrogen-3, numit si tritiu. Nuclizii pot fi stabili sau instabili. Din cei circa 1700 nuclizi cunoscuti, aproximativ 280 sunt stabili, restul se transforma in mod spontan in nuclizii altui element, iar in timpul transformarii emit radiatie. Aceasta proprietate se numeste radioactivitate, transformarea se numeste dezintegrare, iar nuclidul spunem ca este un radionuclid. De exemplu, carbonul-14 este un radionuclid care se dezintegreaza in azot-14, care este stabil, iar bariul-140 se dezintegreaza in radionuclidul lantan-140, iar acesta, la randul sau, in nuclidul stabil ceriu-140.Radiatiile emise de radionuclizi sunt: particule ?, particule ? si fotoni ?. Un alt tip de radiatie este si radiatia X, care se produce in urma bombardarii cu electroni a unei tinte metalice, aflate in vid. Radiatiile X au proprietati similare cu radiatiile ?. Tot in categoria radiatiilor mai pot fi inscrise radiatiile cu neutroni. Neutronii sunt eliberati de nuclizi, de obicei, in urma bombardarii cu particule ? sau ?. Energia cu care sunt emise radiatiile se masoara in electronvolti (eV) si reprezinta energia castigata de un electron cand strabate o diferenta de potential de un volt. Un multiplu al acestei unitati de masura este milion-electron-voltul (MeV); 1 MeV=106 eV.Activitatea unei cantitati de radionuclid (rata de producere a dezintegrarilor naturale) se masoara in becquerel (Bq). Un becquerel este egal cu o dezintegrare intr-o secunda. In mod normal se utilizeaza MBq (megabecquerelul), care este egal cu un milion de becquereli. Timpul necesar ca activitatea unui radionuclid sa scada la jumatate prin dezintegrare se numeste timp de injumatatire si are simbolul T1/2.

Efectul radiatiilor asupra organismelor viiRadiatiile sunt detectate si masurate de: filmele fotografice, substantele termoluminiscente, contorii Geiger si detectoarele cu scintilatii. Masuratorile facute se pot interpreta in termenii dozei de radiatie absorbita de organism sau de o anumita parte a corpului. Doza absorbita se masoara in gray (Gy) si reprezinta energia cedata de radiatie unitatii de masa a substantei prin care trece (de exemplu, tesutul). Un gray corespunde unui joule pe kilogram. Frecvent, se folosesc submultipli ai grayului, cum este ?Gy, care reprezinta a milioana parte dintr-un Gy. Dozele absorbite egale nu au efecte biologice egale. Astfel, un gray de radiatie ? intr-un tesut este mai periculos decat un gray de radiatie ?, care are o sarcina electrica mai mica si se deplaseaza mai rapid. Din acest motiv s-a introdus o alta unitate de masura, sievert (Sv), care este egala cu doza absorbita inmultita cu un factor care tine seama de modul in care o anumita radiatie isi distribuie energia in tesut. Aceasta marime se numeste echivalentul dozei. Pentru particulele ?, fotonii ? si radiatiile X, factorul este egal cu unitatea. Pentru particulele ?, factorul este 20, deci 1 Gy de radiatie ? corespunde unui echivalent al dozei de 20 Sv; 1 Sv de radiatie ? produce aceleasi efecte asupra organismului uman sau animal, ca 1 Sv de radiatie ?,? sau X. Pe de alta parte, in organism, acelasi tip de radiatie are implicatii diferite in functie de organul atacat. Astfel, o iradiere cu particule ? a plamanului este mult mai grava decat iradierea cu aceleasi particule a oaselor. Pentru a tine seama de acest atac diferit, se utilizeaza pentru organism asa-numitul echivalent efectiv al dozei. Echivalentul efectiv al dozei se calculeaza ca suma a produselor dintre echivalentul dozei fiecarui organ din corp si un factor de pondere asociat acelui organ. Concluzia:Chimia are si parti rele dar si parti bune. Insa fara ea, asa cum am mai spus si la inceput, nu am fi evoluat atat de mult sau chiar deloc in multe domenii! Vasile Alexandra StefaniaClasa a VIII-a B

SFARSIT!