Notiuni generale fizico – chimice

Inainte de a vorbi despre un domeniu asa de vast si important, prin insasi continutul si aplicabilitatea lor cum este fizica si chimia, vom face o mica introducere in lumea stiintei si a modalitatilor de cunoastere umana.


Stiinta → numele provine din latina ( scientia ) insemnand cunoastere. Stiinta poate insemna suma tuturor cunostintelor acumulate in urma unor cercetari.

Stiinta este relatia rationala a omului cu lumea, cu universul spre deosebire de:

– religie care reprezinta relatia existentiala;

– filozofie care reprezinta relatia cognitiva logica metodologica;

– arta care reprezinta relatia emotionala;

– politica care reprezinta relatia volitionala a omului cu lumea.

Stiinta se clasifica in doua mari dimensiuni: experimentul si teoria. In experiment se cauta o informatie, iar in teorie se dezvolta modele care explica ceea ce se observa.

Teorie → ansamblu sistematic de idei, de ipoteze, de legi si concepte care descriu si explică fapte sau evenimente privind anumite domenii sau categorii de fenomene.

Analiza → activitatea care constă în transformarea unei observaţii sau teorii în concepte mai simple pentru a fi mai uşor comprehensibile. Analiza este esenţială pentru ştiinţă. Ar fi imposibil, de exemplu, să descriem matematic mişcarea unui proiectil fără a distinge între forţa gravităţii, unghiul şi viteza iniţială.

Doar în urma acestei analize este posibil să formulăm o teorie adecvată a mişcării.

Empirism → este doctrina filozofică a testării, a experimentării, şi a luat înţelesul mai specific conform căruia toată cunoaşterea umană provine din simţuri şi din experienţă. Empirismul respinge ipoteza conform căreia oamenii au idei cu care s-au născut, sau că orice se poate cunoaşte fără referinţă la experienţă.

Empirismul contrastează cu raţionalismul continental, lansat de René Descartes. Potrivit raţionaliştilor, filozofarea trebuie să aibă loc prin introspecţie şi prin raţionament deductiv aprioric. Empiriştii susţin că la naştere intelectul este o tabula rasa, o „foaie albă, fără nici un fel de semne pe ea” şi căruia doar experienţa îi poate furniza idei. Problema empiriştilor a fost răspunsul la întrebarea în ce fel dobândim idei care nu au corespondent în experienţă, cum ar fi ideile matemetice de punct sau de linie.

In emprism este considerat în mod general ca nucleul metodei ştiinţifice moderne, potrivit căreia teoriile trebuie să se bazeze pe observaţie mai degrabă decât pe intuiţie sau credinţă; adică, cercetare empirică şi raţionament inductiv aposteriori mai degrabă decât logică deductivă pură.

Pozitivismul → un curent filozofic a cărui teză principală este că singura cunoaştere autentică este cea ştiinţifică, iar aceasta nu poate veni decât de la afirmarea pozitivă a teoriilor prin aplicarea strictă a metodei ştiinţifice, prin fapte verificabile experimental. A fost conceput de Auguste Comte.

Insa aceasta perspectiva este combatuta de catre Karl Popper. În contrast cu reprezentanţii „Cercului vienez” ( pozitivismul logic ), Popper respinge principiul inducţiei, considerându-l lipsit de bază ştiinţifică, pentru că, de regulă, în special în domeniul ştiinţelor naturii, nu este niciodată posibil să se cerceteze şi să se experimenteze toate cazurile sau ipostazele din natură. De aceea, niciun sistem ştiinţific nu poate pretinde a fi în mod absolut şi pentru toate timpurile valabil.

Termenii de „model”, „ipoteză”, „teorie” şi „lege fizică” au în ştiinţă alte înţelesuri decât în limbajul uzual. Oamenii de ştiinţă folosesc termenul de „model” pentru a exprima descrierea a ceva, în mod specific ceva care poate fi folosit pentru a face predicţii care pot fi testate prin experiment sau observaţie. O ipoteză este o afirmaţie care ori ( încă ) nu a fost nici confirmată nici infirmată prin experiment. O lege fizică sau o „lege a naturii” este o generalizare ştiinţifică bazată pe observaţii empirice.

Metoda ştiinţifică sau procesul ştiinţific este fundamental pentru investigaţia ştiinţifică şi pentru dobândirea de către comunitatea ştiinţifică de noi cunoştinţe bazate pe dovezi fizice.

Savanţii folosesc observaţia şi raţionamentul pentru a propune explicaţii provizorii pentru fenomene, numite ipoteze.

Sub presupunerea materialismului metodologic, evenimentele observabile din natură (inclusiv operele artificiale ale omenirii), se explică doar prin cauze naturale, fără a presupune existenţa sau nonexistenţa supranaturalului. Prognozele derivate din aceste ipoteze sunt testate prin diferite experimente, care ar trebuie să fie reproductibile. Un aspect important al unei ipoteze este că trebuie să fie falsificabilă, cu alte cuvinte, trebuie să se poată verifica dacă este falsă. Dacă o propoziţie nu este falsificabilă, atunci nu este o ipoteză, ci o opinie sau afirmaţie care se află în afara domeniului de cercetare ştiinţifică. Este de asemenea important de ştiut că o ipoteză nu poate fi dovedită, mai degrabă, datele dintr-un experiment anume conceput pentru a testa o ipoteză pot ori să sprijine ori să respingă acea ipoteză.

Odată ce o ipoteză este verificată experimental în mod repetat, este considerată a fi o teorie şi prognozele noi se bazează pe ea. Orice prognoză eronată, inconsistenţe interne sau lacune, sau fenomene neexplicate, iniţiază considerarea şi generarea de corecţii sau de ipoteze alternative, care ele însele sunt testate, ş.a.m.d. Orice ipoteză care este destul de validă pentru a face prognoze poate fi testată astfel.

O metodă ştiinţifică este un set de reguli de bază, pe care un om de ştiinţă le foloseşte pentru a dezvolta o experienţă controlată pentru binele ştiinţei.

Metoda ştiinţifică constă în următoarele faze:

– Observarea unui fapt;

– Formularea unei probleme;

– Propunerea unei ipoteze;

– Realizarea unui experiment controlat, pentru a testa validitatea ipotezei.

Procesul cunoaşterii ştiinţifice

Acesta este un model ideal ( în unele ştiinţe numai o parte din paşii de mai jos pot fi parcurşi şi deseori cunoştinţele sunt dobândite în alt mod, inclusiv prin hazard ):
Observarea şi măsurarea fenomenelor.
Acumularea şi ordonarea materialului.
Creearea de ipoteze şi modele, prognoze, stabilirea nivelului de importanţă.
Testarea ipotezelor modelului prin experimente, teste, încercări.
Confirmarea sau infirmarea ipotezelor.
Publicarea rezultatelor, pentru ca acestea să poată fi validate de alţii.
Modificarea, dezvoltarea sau invalidarea modelului, în funcţie de rezultatul testelor şi de opiniile criticilor.
În cazul confirmării, dezvoltarea unei teorii, care trebuie însă să îndeplinească anumite criterii.

Atât timp cât teoria nu este falsificată, poate să fie considerată cunostinţă ştiinţifică.

Criteriile experimentului ştiinţific:

Obiectivitate ( verificabilitate intersubiectivă ): un experiment este obiectiv, dacă cercetători diferiţi, în condiţii identice, ajung la aceleaşi rezultate finale.

Fidelitate ( reliabilitate ): un experiment are un grad de fidelitate înalt, dacă în condiţii echivalente, în repetate rânduri, duce la rezultate identice sau asemănătoare.

Validitate ( valabilitate ): Un experiment este vaild, dacă regula de măsură într-adevăr măsoară ceea ce ar trebui să măsoare. Aici trebuie să se evite ca alte caracteristici, care nu sunt măsurate, să nu influenţeze rezultatul. Totuşi, asta înseamnă o standardizare foarte riguroasă a condiţiilor în care are loc experimentul. Aceasta însă poate să influenţeze negativ valabilitatea. Dacă de exemplu, în cadrul unui experiment cu animale controlat riguros, anumite tipare de comportament trebuie să fie măsurate prin tratamentul A, se poate că acel tipar de comportament a fost cauzat nu de tratamentul respectiv, ci de circumstanţe ( cuşcă mică, plictisitoare etc.).

Standardizare şi comparabilitate: rezultatele unui experiment numai atunci sunt comparabile, dacă respectă anumite criterii stabilite anterior. Pentru a asigura repetabilitatea şi verificarea unui experiment, regulile de evaluare a experimentului trebuie să rămână cât mai simple posibil.

Stiintele se impart in 3 mari categorii: stiinte fizice (fizica, chimia, astronomia, geofizica, geologia, etc), stiintele vietii ( biologia, medicina, farmacologia,psihologie, etc. ) si stiinte sociale ( sociologia, politica, stiintele juridice, etc ). Bineinteles, nu exista o clasificare unanim acceptata, important insa este faptul de a ne face o idee generala asupra ce inseamna stiinta si mai ales din ce ste compusa ea.

A piori si A posteriori

Termenii “a priori” si “a posteriori” sunt folositi pentru a denota fundatiile prin care un enunt devine cunoscut. Un enunt oarecare poate fi cunoscut a priori daca e independent de orice experienta, iar un enunt care e cunoscut a posteriori poate fi cunoscut doar in baza experientei.

In general, distinctia dintre cunostintele a priori si a posteriori corespunde distinctiei dintre cunostintele empirice si non-empirice. Dar uneori distinctia a priori/a posteriori poate fi aplicata si enunturilor sau argumentelor.

O cunostinta a priori e o cunostinta care se bazeaza pe o justificare a priori. O justificare a priori e un tip de justificare epistemica care dintr-un anumit punct de vedere e independenta de experienta. Exista multe puncte de vedere despre invingerea unei justificari a priori de catre alte dovezi, in special cele empirice, si exista la fel de multe puncte de vedere despre apartenenta unei justificari sau cunostinte a priori, la grupul de enunturi necesare sau analitice. Enunturile necesare sunt cele care nu pot fi false, cele care sunt adevarate in toate situatiile posibile, cum ar fi “toate mamele sunt femele”.

Rationament

Sistem dinamic de cel puţin trei judecăţi între care există o relaţie necesară ce determină apariţia unei noi judecăţi pe baza celor precedente. În raţionament are loc o mişcare a minţii de la judecăţi cunoscute la judecăţi necunoscute, noi.

In mod traditional, rationamentele se impart in doua categorii:

1. Rationamentul inductiv ( inductia ) → tip de raţionament care implică transferul de la un set de fapte specifice la o concluzie generală. Operaţie mintală constând în trecerea de la fapte la generalizări, de la particular la general.

Sunt trei genuri de rationamente inductive:

Cel mai cunoscut consta în inducerea unei proprietati de la o parte a membrilor unei clase la întreaga clasa. De exemplu, constatând ca penajul corbilor vazuti pana acum e negru, vom induce aceasta proprietate pentru toti corbii, si vom spune: „Toti corbii sunt negri”. Exista apoi rationamente de inducere a unei reguli. Se da de pilda, seria ABM CDM EFM GH si se cere subiectului sa precizeze litera care urmeaza sa fie scrisa în aceasta serie. Raspunsul corect va fi obtinut daca, din examinarea seriei, subiectul induce regula: „Dupa fiecare doua litere consecutive din alfabet urmeaza litera <<M>>”. In sfârsit, a treia categorie de rationament inductiv este cel de inducere a unei structuri. Sa consideram de exemplu expresia: „Avocatul este pentru clientul sau ceea ce medicul este pentru : (a) bolnav; (b) medicina”. Sarcina consta în a stabili care dintre cele doua alternative este corecta.

Rezolvarea acestei probleme este posibila daca subiectul reuseste sa descopere relatiile ( = structura) dintre primii doi termeni si apoi sa o induca asupra urmatorilor doi termeni.

Pentru a întelege mai bine operatiile de gândire implicate în rationamentul analogic, sa-l scriem la forma generala: A : B : : C (D1, D2). („A este pentru B, ceea ce este C pentru D1 sau D2 „).

Daca descompunem rationamentul reclamat de aceasta sarcina în componente ( = operatii primitive, minimale ) atunci inductia pune în joc sapte componente: codarea ( encoding ), inferenta, punerea în corespondenta ( mapping ), aplicarea structurii descoperite, compararea, justificarea, raspunsul. În cazul rationamentului analogic de mai sus subiectul procedeaza astfel: codeaza A si B, infereaza multimea de relatii dintre A si B; codeaza C; pune în corespondenta prima parte a analogiei ( A:B ) cu cea de-a doua: C ( D1, D2); aplica relatia descoperita între A si B la dubletul format de C si o variabila ideala (I) care satisface aceasta relatie; codeaza D1 si D2 ; compara D1 cu I si D2 cu I; justifica selectia facuta; raspunde.

2. Rationamentul deductiv ( inferenta ) → abordarea deductivă pleacă de la un caz general, din care deduce cazuri specifice. Deductie → formă de raţionament prin care, pornindu-se de la idei generale, se ajunge la concluzii particulare.

Pe baza unui set de enunţuri ( premisele ) pe care le considerăm adevărate, deducem un caz particular în care se aplică legea / regula / norma enunţată în premise. În inferenţele deductive, concluzia este obţinută cu certitudine.

Exista trei tipuri de rationament deductiv:

a) rationamentul silogistic → formă de argumentare logică in care o propoziţie (concluzia) este inferată din alte doua propoziţii ( premise ). Exemplu: „Toate mamiferele acvatice sunt cetacee; toţi delfinii sunt mamifere acvatice; deci toţi delfinii sunt cetacee”.

Aristotel a definit silogismul in lucrarea sa “Analitica prima” drept „o vorbire in care, dacă ceva a fost dat, altceva decat datul urmează cu necesitate din ceea ce a fost dat”.

Asadar silogismul este un raționament deductiv care conține trei judecăți legate între ele astfel încât cea de-a treia judecată, care reprezintă o concluzie, se deduce din cea dintâi prin intermediul celei de-a doua.

Premisa → fiecare dintre propoziţiile iniţiale ale unui raţionament, din care se deduce concluzia.

b) rationamentul ipotetico-deductiv → tip de inferenţă care constă din două premise şi o concluzie. Prima premisă este o implicaţie ( o propoziţie condiţională ) de genul „dacă p atunci q”, unde p se numeşte antecedent, iar q – consecvent .

A doua premisă constă în afirmarea sau negarea fie a antecedentului ( „p este adevărat”; „p este fals” ), fie a consecventului ( „q este adevărat”; „q este fals” ). Analiza psihologică a raţionamentului condiţional este mai puţin avansată decât în cazul celorlalte forme de raţionament. Acest fapt se datorează, în principal, naturii ambigue a condiţionalului. Sub una şi aceeaşi expresie condiţională se pot ascunde:

A. o relaţie de antrenare logică: Dacă este ziuă, atunci este lumină. E ziuă. Deci, e lumină.

B. o relaţie cauzală: Dacă plouă, asfaltul este ud. Plouă. Deci, asfaltul este ud.


C. o regulă de reproducere: Dacă e frig, atunci aprinde focul. E frig. Deci, aprinde focul.

c) rationamentul linear → specie de rationament tranzitiv. El are doua premise, fiecare descriind o relatie dintre doi temi. Cel putin un item este prezent în ambele premise. Subiectului i se cere sa determine relatia dintre doi itemi neadiacenti ( care nu apar în aceeasi premisa ). De exemplu, se dau premisele:

Ion este mai mare ca George.

Nicu este mai mic ca George.

Se cere subiectilor sa stabileasca cine este cel mai mare dintre cei trei? Raspunsul corect este: „Ion este cel mai mare”.

Intr-o serie de articole ramase celebre, americanul Nelson Goodman, unul dintre marii filosofi ai acestui secol ( nascut în 1906 ), a aratat ca este foarte greu, ca sa nu spunem imposibil, sa se dea seama de notiunea de inductie. în mare, inductia si deductia se deosebesc astfel:

1. Deductia se bazeaza pe reguli care, avînd niste premise adevarate, conduc la concluzii adevarate, inde­pendent de experienta.

2. Inductia conduce la concluzii pornind de la premise care se sprijina pe experienta.

3. Deductia se sprijina pe legi presupuse universale de exemplu: (Toti oamenii sînt muritori; Socrate este om; Deci, Socrate este muritor), adica pe propozitii în care se atribuie proprietati date ( aici, a fi muritor ) multimii elementelor unei clase (Toti oamenii). Aceste propozitii permit sa se infereze, pentru cazul în care o proprietate se aplica la toate elementele unei clase, ca aceasta proprietate se aplica si fiecarui element al clasei ( Socrate este om; Deci Socrate este muritor ).

4. Inductia „se bazeaza” (de ex.) pe constatarea ca un anumit numar de indivizi ai unei clase particulare au o proprietate data si, pornind de la aceasta constatare, ea permite sa se infereze ca toti membrii clasei în cauza au aceasta proprietate ( Socrate este muritor, Platon este muritor, Aristotel este muritor; Socrate, Platon si Aristotel sînt oameni; deci toti oamenii sînt muritori ). Una dintre problemele pe care le ridica inductia este ca aceasta trecere de la particular la general poate conduce ( si conduce adesea ) la concluzii total eronate: Am vazut o mierla neagra; am vazut înca o mierla neagra; am mai vazut înca o mierla neagra; …; toate mierlele sînt negre. In acest exemplu, concluzia este eronata pentru ca ignora posibilitatea existentei unor mierle albe.

Asadar, in urma celor prezentate mai sus, precedem la definirea si continutul celor doua materii avute in discutie.


Fizica → ( din cuvântul grec physikos: natural, din physis: natură ) ştiinţa care studiază proprietăţile şi structura materiei, formele de mişcare ale acesteia, precum şi transformările lor reciproce. Fizica studiaza fenomenele care nu schimba materia corpului, adica nu produce substante noi,

Chimia → ( din egipteană kēme ( chem ), însemnând „pământ” ) este una din ştiinţele fundamentale, care studiază substanţele cu structura şi proprietăţile lor, urmărind în acelaşi timp modificările produse asupra acestora de reacţiile chimice. Transormarile chimice ale materiei presupune aparitia de substante noi.

Proprietăţile substanţelor, modalităţile şi procedeele utilizate, fac obiectul de studiu şi cercetare a ramurilor chimiei:

– chimia fizică → studiul proprietăţile fizice ale substanţelor şi relaţia dintre energie şi transformăirile chimice;

– electrochimia → studiul reacţiilor chimice, ca urmare a efectului electricităţii şi a reacţiilor chimice însoţite de fenomene electrice;

– fotochimia → studiul proceselor chimice produse sub influenţa luminii;

– radiochimia → studiul proprietăţilor subtanţelor radioactive;

– chimia analitică → identificarea şi determinarea cantitativă a elementelor compomnente ale substanţelor;

– chimia nucleară → studiul transformărilor nucleelor atomice, procesele nucleare şi a atomilor obţinuţi prin reacţii nucleare;

– chimia industrială → studiul obţinerii substanţelor chimice la scară industrială ( procedee, instalaţii şi tehnologii industriale );

– chimia biologică ( biochimia ) → studiul mecanismelor în organismele vii;

– chimia agricolă (agrochimia) → studiul proceselor chimice din domeniul agriculturii (cultura, creşterea plantelor);

– geochimia → studiul compoziţiei straturilor geologice ale Pământului.

La nivelul actual de cunoştinţe şi dezvoltare tehnologică, se consideră că universul care ne înconjoară există sub două forme: de substanţă ( materie ) şi câmp de forţe.

Campul de forte → reprezinta cele patru forte sau interactiuni fundamentale. Conform fizicii moderne există 4 forţe fundamentale care controlează toate tipurile de interacţiuni descoperite în Univers. Prima şi cea mai uşor observabilă forţă este gravitaţia. Este o forţă de atracţie care se manifestă între toate entităţile care au masă proprie. Pentru ca efectele gravitaţiei să se facă simţite, un obiect trebuie să se afle în apropierea unui corp foarte masiv, asemenea stelelor, planetelor sau sateliţilor naturali ai planetelor din cadrul sistemului nostru solar.

A doua forţă fundamentală este de fapt rezultatul unificării a două fenomene extrem de cunoscute – electricitatea şi magnetismul. James Maxwell a observat că electricitatea şi magnetismul sunt două manifestări ale aceluiaşi lucru şi a unificat forţele electrice şi magnetice în 1864, dând naştere conceptului de electromagnetism. Noua forţă, forţa electromagnetică, este forţa responsabilă pentru transmiterea luminii şi a celorlalte tipuri de radiaţie ale spectrului electromagnetic.

Forţa nucleară slabă, responsabilă pentru fenomenul de descompunere radioactivă, este a treia forţă fundamentală conform modelului ştiinţific acceptat în fizica modernă. Forţa nucleară slabă este în fapt o forţă de contact, ceea ce înseamnă că acest tip de forţă îşi face simţită prezenţa atunci când două particule elementare sunt în contact sau la o distanţă foarte mică una de cealaltă.

În fine, forţa nucleară tare, cea mai puternică dintre cele 4 forţe fundamentale şi care acţionează pe distanţe extrem de mici, este forţa care ţine alături, în cadrul nucleului atomic, protonii, neutronii şi alte particule subatomice.

Materia → termen general pentru toate elementele care ne înconjoară şi din care suntem alcătuiţi şi noi. Materia este compusă din particule divizibile ca atomi, care se grupează formând molecule. Atomii la rândul lor sunt alcătuiţi din protoni, neutroni şi electroni numite şi particule elementare care sunt frecvent numite materie.

Proprietatile materiei


a) Volumul → desemnează proprietatea unui corp de a avea tridimensionalitate, adică întindere de-a lungul a trei axe perpendiculare pe care se măsoară lungimea, lăţimea şi respectiv înălţimea sa ( toate cele trei dimensiuni fiind, de fapt, valori de lungime ). Altfel definit, volumul unui corp este locul pe care el îl ocupă în spaţiu. Simbol: V

b) Masa → unui corp sau a unei particule este una din cele 7 mărimile fizice fundamentale. Masa se defineşte drept acea mărime măsurabilă ce determină cantitatea de substanţă conţinută într-un corp sau particulă, determinabilă la nivel macroscopic şi măsurată, de asemenea, macroscopic. A nu se confunda cu greutatea unui corp. Simbolul este “m”. Masa nu trebuie confundata cu greutatea.

c) Greutatea este forţa cu care un cîmp gravitaţional acţionează asupra corpului. De exemplu greutatea unui corp aflat la suprafaţa Pămîntului este:

unde m este masa corpului, iar este vectorul acceleraţiei gravitaţionale la suprafaţa Pămîntului, orientat spre centrul planetei şi cu valoarea standard de 9,80665 m/s² (valoarea reală depinde de poziţia geografică şi de altitudine ). Ca pentru orice alt tip de forţă, unitatea de măsură în Sistemul Internaţional pentru greutate este newtonul ( simbol: N ).

Greutatea unui corp nu trebuie confundată cu masa lui. În viaţa curentă se face deseori confuzia între greutate şi masă, aceasta din cauză că, la prima vedere, orice obiect care cîntăreşte 1 kilogram-forţă are masa tot de 1 kilogram.

Masa unui corp este măsura materiei pe care acesta o conţine. Masa unui lingou de aur, de pildă, este egală cu suma maselor atomilor de aur ce constituie respectivul lingou. Greutatea unui lingou de aur, în schimb, este rezultatul exercitării asupra masei corpului a forţei de gravitaţie. Care e semnificaţia acestui fapt?

Masa unui corp este măsura materiei pe care acesta o conţine. Masa unui lingou de aur, de pildă, este egală cu suma maselor atomilor de aur ce constituie respectivul lingou. Greutatea unui lingou de aur, în schimb, este rezultatul aplicării asupra masei corpului a forţei de gravitaţie. Care e semnificaţia acestui fapt? Greutatea depinde de locul în care vă aflaţi în univers.

În timp ce masa corpului este constantă, greutatea sa depinde de intensitatea cîmpului gravitaţional; de exemplu greutatea unui obiect pe Pămînt este diferită de greutatea aceluiaşi obiect la mari altitudini, în stratosferă, în misiunile spaţiale sau şi pe Lună, deşi masa obiectului e în toate cazurile aceeaşi.

In stransa legatura cu cel doua notiuni de sus este densitatea.

d) Densitatea este definita ca o mărime fizică folosită pentru descrierea materialelor şi definită ca masa unităţii de volum. Astfel, densitatea unui corp este egală cu raportul dintre masa şi volumul său.

Unitatea de măsură în Sistemul Internaţional pentru densitate este kilogramul pe metru cub ( kg/m³ ); alte unităţi folosite sunt gramul pe centimetru cub ( g/cm³ ), kilogramul pe litru ( kg/L ) etc. Densitatea se notează de obicei cu litera grecească ρ (ro) sau cu iniţiala cuvântului, litera d.

Totodata masa nu trebuie confundata cu cantitatea de substanta. Aceasta este o măsură a numărului de particule de substanţă ( molecule, atomi, ioni, electroni ). Unitatea de măsură în SI este molul, cu simbolul mol. Pentru evitarea confuziilor, trebuie precizat despre ce fel de particule este vorba; în chimie de cele mai multe ori molul se referă la numărul de molecule. Cantitatea de substanţă nu trebuie confundată cu masa.

Aceeaşi masă poate reprezenta diferite cantităţi de substanţă în funcţie de masa individuală a particulelor constituente. De exemplu, un mol de heliu conţine acelaşi număr de atomi ca şi un mol de carbon, dar masele lor sînt diferite, pentru că un atom de heliu este mai uşor decît unul de carbon.

e) Divizibilitatea → impartirea materiei in mai multe componente, din ce in ce mai mici. Atomul este particula elementară de materie, adică cea mai mică cantitate de materie.

f) Inertia → rezistenţa oricărui corp cu masă la modificarea stării sale de repaus sau de mişcare rectilinie uniformă atunci când asupra sa nu acţionează forţe externe. Asadar, vedem ca un corp nici nu poate porni, nici nu se poate opri de la sine, ci are tendinta de a ramane in starea in care se afla. Obiectul se misca doar prin actiunea unui agnet extern.

Daca stam in picioare intr-un autobuz o sa cadem inapoi cand porneste brusc din loc, si vom cadea inainte cand se opreste deodata. Explicatia nu este alta decat ca omul cauta sa ramana in locul in care se gaseste.

Din punctul de vedere al fizicii, materia este sub formă de substanţă.

Substanta → o formă de existenţă a materiei cu o compoziţie şi structură definită.

O anumită cantitate dintr-o substanţă sub o formă şi un volum oarecare, reprezintă uncorp realizat din substanţa respectivă (de exemplu: dacă considerăm ca substanţă – fierul, un cui reprezintă un corp realizat din fier).

Substanţele se clasifică în substanţe pure şi amestecuri.

Substanţa pură are o compoziţie determinată, indiferent de modul de obţinere şi are proprietăţi fizice constante ( densitate, temperatura de topire, de fierbere, lichefiere etc. ), iar prin procedee fizice obişnuite, nu poate fi descompusă în alte substanţe.

În natură, în cele mai multe cazuri, substanţele nu sunt pure, ci impure, adică conţin şi alte substanţe denumite “impurităţi “.

Purificarea substanţelor impure poate fi realizată prin diferite procedee, funcţie de starea de agregare: filtrare, decantare, distilare, evaporare, cristalizare.

Substanţele pure pot fi:

– substanţe simple, care prin metode chimice nu pot fi descompuse în alte componente – cu caracter de metal ( cupru, sodiu, calciu, fier), cu caracter de nemetal ( oxigen, azot, clor, sulf, carbon ) sau cu caracter de metal şi nemetal ( stibiu, arsen );

– substanţe compuse ( denumite şi combinaţii ) care rezultă din combinarea a două sau mai multe substanţe simple şi pot fi descompuse în substanţele din care s-au obţinut ( sulfat de sodiu, sulfură de fie, carbonat de calciu ).

Amestecuri chimice → combinarea a doua sau mai multe substante in aceeasi stare de agregare sau in stari de agregare diferite.

Proprietatile amestecului:
– este format din doua sau mai multe componente;
– substantele componente pot fi luate in diverse proportii;
– fiecare componenta isi pastreaza proprietatile fizice si chimice;
– au temperaturi de fierbere si de topire bine determinate;
– densitatea variaza in functie de compozitie.

Clasificarea amestecurilor:


– omogene → prezinta aceeasi compozitie si aceleasi proprietati in toata masa ( saramura, spirtul medicinal, bauturile alcoolice, sucurile );

– eterogene ( neomogene ) → nu prezinta aceeasi compozitie si aceleasi proprietati in toata masa ( apa+ulei, apa+nisip, solul ).

În amestecuri, fiecare substanţă componentă îşi păstrează proprietăţile specifice ( de exemplu: amestecul de pilitură de fier şi sulf ). În anumite condiţii, de exemplu , sub acţiunea căldurii, dintr-un amestec de două sau mai multe substanţe se formează una sau mai multe substanţe cu proprietăţi diferite de cele ale componentelor; înseamnă că a avut loc o transformare chimică ( reacţie chimică ), iar rezultatul este o combinaţie chimică ( de exemplu: prin încălzirea amestecului de pilitură de fier şi sulf se obţine sulfura de fier ).

In lumea materiei au loc fenomene. In fizica si chimie fenomenul reprezinta schimbarile suferite de corpuri. Fenomenul chimic este transformarea substanţelor care modifică compoziţia substanţelor.

Exemple de fenomene chimice:

arderea hârtiei;
carbonizarea zahărului;
ruginirea fierului;
oxidările lente din organisme.

Fenomenul fizic este transformarea de stare si forrma a corpurilor, fără schimbarea compoziţiei substanţelor din care provin.

Fenomenele fizice pot fi mecanice, termice, magnetice si optice.

Starea de agregare a materiei → in fizică şi chimie se numeşte stare de agregare o formă a materiei caracterizată prin anumite proprietăţi fizice calitative, care se traduc printr-o anumită comportare la scară macroscopică. Conform tradiţiei sunt cunoscute trei stări de agregare, descrise prin proprietăţile de „volum” şi „formă”:
în stare solidă materia are volum şi formă fixe
în stare lichidă are volum fix, dar se adaptează la forma vasului în care este conţinută
în stare gazoasă materia ocupă întregul volum disponibil, luând forma corespunzătoare.

Pe langa cele trei stari “clasice”, mai sunt si altele, cu proprietati noi sau intermadiare:

– starea de plasma ( stare a materiei, fiind constituită din ioni, electroni şi particule neutre ( atomi sau molecule ), denumite generic neutri. Poate fi considerată ca fiind un gaz total sau parţial ionizat, pe ansamblu neutru din punct de vedere electric. Totuşi, este văzută ca o stare de agregare distinctă, având proprietăţi specifice ). Se găseşte în proporţie de 90% în univers

– cristal lichid → substanţe care se prezintă într-o stare de agregare a materiei care are proprietăţi care sunt o combinaţie a proprietăţilor unui lichid convenţional şi cele ale unui solid în stare cristalină. Spre exemplificare, un cristal lichid ( de multe oriabreviat la CL sau LC ) poate curge aidoma oricărui lichid, dar are moleculele sale aranjate sau orientate aidoma unor cristale.

Trecerea unei substanţe din stare solidă în lichidă se numeşte topire. Solidificarea este fenomenul invers topirii şi constă în trecerea unei substanţe din stare lichidă în cea solidă.

În timpul topirii ( respectiv a solidificării ) volumul substanţei se modifica astfel: majoritatea substanţelor îşi măresc volumul la topire şi şi-l micsorează la solidificare; excepţii: apa,fonta şi bismutul se comportă invers.

Alte aspecte legate de starea de agregare:
Aliajele sunt amestecuri omogene de două sau mai multe metale. Temperatura de topire a aliajului este mai mică decât temperatura de topire a fiecarui component al său.
Masa unui corp nu se modifică în timpul topirii sau al solidificării.

Trecerea unei substanţe din stare solidă în stare lichidă prin caldura se numeşte topire. Fenomenul invers, trecerea din starea lichida in starea solida se numeşte solidificare.

Topirea corpurilor de se face dupa doua legi:

– un acelasi corp solid incepe sa se topeasca intotdeuna la o temperatura a sa proprie;

– pe tot timpul topirii temperatura ramane neschimbata.

De obicei corpurile cand se topesc, isi maresc volumul. Exceptie face gheata si alte corpuri care cand se topesc isi micoreaza volumul.

Unele corpuri solide se topesc prin afundare intr-un lichid, adica dizolvare. In lichide nu se dizolva nu numai solidele, ci si gazoasele si chiar alte lichide.

Solidificarea corpurilor se face in baza a doua legi:

– Temperatura de topire coincide cu cea de solidificare;

– La presiune constantă pe toată durata solidificării temperature rămâne constantă.

Totodata, in timpul solidificarrii, volumul se schimba, insa nu si masa unui corp.

Apa ingheata la 00C si isi mareste volumul.

Unele lichide, cand se solidifica, iau forme geometrice, aparand fenomenul de cristalizare, adica solidificare sub forma de cristale, a unui corp. Cristalul este un corp geometric regulat cu fete, muchii si unghiuri.

Trecerea unei substante din stare lichidă în stare de vapori ( gazoasă ) incet se numeştevaporizare, iar in mod zgomotoz prin fierbere.

Fierberea este vaporizarea care are loc în toată masa lichidului, in interiorul sa. Evaporarea este vaporizarea care are loc doar la suprafaţa lichidului.

Factori ce influenteaza evaporarea:

Temperatura
→ cand temperatura est mai ridicata, atunci aerul dimprejur, incalzindu-se, se dilata, se areste, asa ca poate sa se incarce cu mai multi vapori.

Suprafaţa de întindere: cu cât este mai mare, evaporarea are loc mai repede;
Agitaţia aerului din jurul corpului sau substanţei ( vântul ) grăbeşte evaporarea.
Natura substanţei; substanţe ca acetona, eterul, benzina etc. se evaporă foarte repede şi se numesc de aceea volatile. Evaporarea se produce cu absorbţie de căldură.
Cand aerul e mai uscat.
Cand presiunea atmosferica este mai mica, caci atunci lichidul, fiind mai putinpresat de aerul amosferic, se preface mai repede in aburi. Apa dintr-un lac de munte se evapora mai repede decat apa de la ses.

Fierberea se mai numeste ebulitie.

Legile fierberii:

– temperatura la care incepe sa fiarba un lichid, variaza cu presiunea pe care o suporta acel lichid. La presiunea de 76 cm, apa fierbe la 100 0C, mercurul la 360 0C, spirtul la 780C. Deci:

– la aceeasi presiune, fiecare lichid incepe sa fiarba la temperatura sa proprie;

– in tot timpul fierberii temperatura ramane neschimbata, daca nu se schimba presiunea asupra lichidului.

Vaporii, cand se racesc, se condenseaza.

Trecerea unei substanţe din stare de vapori în stare lichidă se numeşte condensare sau lichefiere.

Cand prin caldura prefacem apa in vapori si apoi, prin racire, prefacem vaporii din nou in apa, zicem ca distilam. Asa se face distilarea. Distilarea este asadar prefacarea unui lichid in vapori si a vaporilor in apa.

Substanţe ca naftalina, canforul, acidul benzotic şi altele au proprietatea de a trece din stare solidă direct în stare de vapori. Se spune că ele sublimează. Fenomenul invers, de transformare din stare de vapori direct în stare solidă se numeşte desublimare.





Toate substantele sunt formate din atomi capabili sa formeze molecule. Asadar, avem structura substantei:

1. Atomul → cea mai mică particulă ce caracterizează un element chimic, respectiv este cea mai mică particulă dintr-o substanţă care prin procedee chimice obişnuite nu poate fi fragmentată în alte particule mai simple. Acesta constă într-un nor de electroni care înconjoară un nucleu atomic dens.

Nucleul conţine sarcini electrice încărcate pozitiv ( protoni ) şi sarcini electrice neutre ( neutroni ), fiind înconjurat de norul electronicîncărcat negativ. Când numărul electronilor şi al protonilor este egal, atunci atomul este neutru din punct de vedere electric; dacă acest lucru nu se întâmplă, atunci atomul devine un ion, care poate avea sarcină pozitivă sau negativă. Atomul este clasificat după numărul de protoni şi neutroni: numărul protonilor determină numărul atomic ( Z ) şi neutronii izotopii acelui element.

Izotopul este specia de atom cu acelaşi numar atomic Z dar cu numar de masa A diferit ( adică aceleaşi proprietăţi chimice dar proprietăţi fizice diferite ). Cuvântul „izotop” provine din grecescul isos ( egal ) şi topos ( loc ). Toţi izotopii unui element chimic au în învelişul electronic acelaşi număr de electroni, iar nucleele lor au acelaşi număr de protoni; ceea ce este diferit reprezintă numărul de neutroni.

In nomenclatura ştiinţifică, izotopii unui element se scriu prin adăugarea unei cratime între numele elementului şi numărul său de masă, astfel: heliu-3, carbon-12, carbon-14, oxigen-18,uraniu-238, iar prescurtat se notează folosind simbolul elementului şi numărul de masă în partea stângă sus: 3He, 12C, 14C, 18O, 238U.

Dacă, iniţial, cuvântul atom însemna cea mai mică particulă indivizibilă, mai târziu, după ce termenul a căpătat o semnificaţie precisă în ştiinţă, atomii au fost găsiţi a fi divizibili şi compuşi din particule şi mai mici, subatomice.

Cei mai mulţi atomi sunt compuşi din trei tipuri de particule subatomice care guvernează proprietăţile lor externe:
electronii, care au o sarcină electrică negativă şi sunt cele mai puţin masive particule subatomice;
protonii, care au o sarcină electrică pozitivă şi sunt de aproape 1836 ori mai masive decât electronii;
neutronii, care nu au sarcină electrică şi care sunt de aproximativ 1839 ori mai masivi decât electronii.

Protonii şi neutronii creează un nucleu atomic dens şi masiv, ei fiind numiţi şi nucleoni. Electronii formează un larg nor electronic ce înconjoară nucleul.

Nucleul unui atom este o regiune foarte densă din centrul său, constând din protoni şi neutroni. Dimensiunea nucleului este mult mai mică decât dimensiunea atomului însuşi; masa unui atom este determinată, aproximativ, doar de masa protonilor şi neutronilor şi aproape fără nici o contribuţie din partea electronilor.

Inainte de 1961, se acceptau ca particulele subatomice doar electronii, protonii şi neutronii. Azi se cunoaşte că protonii şi neutronii înşişi sunt constituiţi din particule şi mai mici numite quarkuri. În plus, electronul are un partener neutru din punct de vedere electric, aproape fără masă, numit neutrino. Electronul şi neutrino sunt ambii leptoni. Prin urmare, atomii sunt compuşi numai din quarkuri şi leptoni.

Protonul este format din două quarkuri „up” şi un quark „down”, iar neutronul este format din două quarkuri „down” şi un quark „up”. Deşi nu apar în substanţa ordinară, alte două generaţii mai grele de quarkuri şi leptoni pot fi generate în ciocnirile de înaltă energie.

O importanţă deosebită pentru atom o prezintă bosonii, adică particulele de transport al forţelor de interacţiune.

Astfel, electronii sunt legaţi de nucleu prin intermediul fotonilor ce transportă forţa electromagnetică. Protonii şi neutronii sunt menţinuţi împreună în nucleu prin intermediul gluonilor ce transportă forţa nucleară.

Bosonii sunt responsabili de interacţiunea nucleară slabă, numită şi interacţiunea slabă, care la rândul ei este responsabilă pentru radioactivitate şi care acţionează asupra tuturor particulelor de materie cu spin 1 / 2 ( de exemplu: protonii sau neutronii ), dar nu acţionează asupra particulelor cu spin 0, 1 sau 2 ( cum sunt fotonii sau gravitonii ).

Fotonul, numit şi cuantă de lumină, este particula elementară responsabilă pentru toate fenomenele electromagnetice. Fotonii participă la interacţiunile electromagnetice; toate formele de lumină ( nu numai cea vizibilă ) se compun din fotoni.

Noţiunile de forta si interactiune sunt foarte asemenătoare. O forţă este efectul asupra unei particule datorită prezenţei unei alte particule. Interacţiunile unei particule includ toate forţele care o afectează, dar includ şi dezintegrările şi anihilările prin care particula s-ar putea să treacă. Această confuzie apare din faptul că majoritatea oamenilor, chiar şi majoritatea oamenilor de ştiinţă folosesc termenii de “forţă” şi “interacţiune” cu acelaşi sens, deşi cel mai potrivit ar fi acela de “interacţiune”. De exemplu, numim particulele mediatoare ale interacţiunii ca particule purtătoare de forţă. Va fi în regulă dacă vei folosi aceşti termeni cu sens echivalent, dar ar trebui să ştii ca ei sunt totuşi puţin diferiţi. Vezi mai sus cele patru forte fundamentale. Atomii nu se ating intre ei; cu alte cuvinte, intre atomii unui corp se afla locuri goale numite pori, care nu se vad. Acesti pori se dilata, se maresc prin caldura si se micsoreaza prin rracire sau apasare. Stiind asta, ne putem explica cauza pentru care volumul corpurilor se mareste prin caldura si se micsoreaza prin raceala ori prin apasare.

Molecula → cea mai mică parte dintr-o substanţă care păstrează compoziţia procentuală şi toate proprietăţile chimice ale acelei substanţe. O moleculă este definită ca un grup electric neutru, destul de stabil, format din cel puţin doi atomi într-un aranjament anumit, legate împreună în conformitate cu obligaţiuni chimice foarte puternice (covalente).
Caracteristici, 
- sunt particule materiale, neutre din punct de vedere electric;
- au masă şi dimensiuni foarte mici;
- se află într-o continuă mişcare;
- pot fi formate din atomi identici sau diferiţi;
- între moleculele unei substanţe există spaţii numite spaţii intermoleculare.


Sistemul international de unitati → sistem de unităţi de măsură . Sistemul internaţional conţine şapte unităţi fundamentale: metrul, kilogramul, secunda, amperul, kelvinul, molul şi candela.

Din cele şapte unităţi de măsură fundamentale se pot deriva un număr nelimitat de unităţi derivate, care pot acoperi tot domeniul fenomenelor fizice cunoscute. Unităţile SI derivate sunt coerente, adică la derivarea lor nu trebuie folosit niciun factor de scară.

Metrul →o unitate de măsură pentru lungime. Un metru este distanţa parcursă de lumină prin vid într-un interval de timp de 1⁄299.792.458 dintr-osecundă. (viteza luminii in vid). Viteza luminii în vid, conform teoriei relativităţii restrânseal lui Einstein reprezintă valoarea limită a vitezei pe care o poate atinge un corp, indiferent de mediul în care se propagă. Valoarea sa, exprimată în unităţi din Sistemul Internaţional, este de 299.792.458 m/s (metri pe secundă). Simbol: “m”.

Kilogramul → unitatea de măsură pentru masă. Kilogramul este singura unitate fundamentală formată cu ajutorul unui prefix. Astfel, deşi conform prefixului kilo un kilogram este 1.000 grame, nu gramul este considerat unitatea fundamentală, ci kilogramul. Simbol: “kg”.

Nu este corectă utilizarea kilogramului ca unitate de măsură pentru greutate sau pentru forţe în general. Greutăţile şi, în general, forţele se măsoară în newton(N). Pentru măsurarea forţelor se foloseşte uneori o unitate numită kilogram-forţă, notată „kgf”, egală cu greutatea unui corp cu masa de 1 kg la suprafaţa Pământului. 1 kgf ≈ 9,8 N. KGF sau kilogramul forţa exprima forţa exercitata de câmpul gravitaţional asupra unei mase de un kilogram. Aceasta unitate de măsura face parte din sistemul internaţional de unităţi de măsura. Un kilogram forţa este egal cu 9.80665 newtoni.

Secunda → unitatea de masura pentru timp definita ca fiind durata a 9 192 631 770 de perioade ale radiaţiei ce corespunde tranziţiei dintre cele două niveluri hiperfine ale stării fundamentale ale atomului de cesiu 133 în repaus la temperatura de 0 K. Definiţia secundei a fost iniţial legată de perioada de rotaţie a Pămîntului în jurul propriei axe, prin împărţirea unei zile solare medii în 24 de ore, a fiecărei ore în 60 de minute, şi a fiecărui minut în 60 de secunde. Acest mod de definire a fost suficient de precis pînă cînd au apărut ceasuri mai exacte care au dovedit că rotaţia Pămîntului nu are o perioadă constantă. Simbol: “s”.

Amperul → unitatea de măsură pentru intensitatea curentului electric. Simbol: “A”.

Kelvin → scara Kelvin este scară de temperatură termodinamică (absolută) unde temperatura de zero absolut ( 0 K ) este cea mai scăzută temperatură posibilă, nimic neputând fi răcit mai mult, iar în substanţă nu mai există energie sub formă de căldură. Unitatea de măsură a scării Kelvin este kelvinul ( simbol: K ), care este unitatea de temperatură în SI şi este una din cele şapte unităţi de măsură fundamentale.

Unitatea şi scara „kelvin” este definită, conform convenţiilor internaţionale, prin două puncte: zero absolut şi punctul triplu al apei.[1] De asemenea, această definiţie leagă exact scara Kelvin de scara Celsius.

Zero absolut — temperatura faţă de care nimic nu poate fi mai rece şi la care în substanţă nu mai există energie sub formă de căldură — este definită ca fiind exact 0 K şi −273,15 °C. Punctul triplu al apei este definit ca fiind la exact 273,16 K şi 0,01 °C.

Această definiţie are trei consecinţe:

1. stabileşte valoarea unităţii kelvin ca fiind exact 1 / 273,16 părţi din diferenţa dintre punctul triplu al apei şi zero absolut;

2. stabileşte că un kelvin are exact aceeaşi mărime cu un grad de pe scara Celsius; şi

3. stabileşte că diferenţa punctelor de zero între cele două scări este exact 273,15 kelvini (0 K = −273,15 °C şi 273,16 K = 0,01 °C). Temperaturile în kelvini pot fi convertite în alte unităţi conform tabelului de sus-dreapta.



Mol → ( numit şi moleculă – gram atunci cînd se referă la molecule ) este unitatea de măsură fundamentală în SI a cantităţii de substanţă. Simbolul pentru această unitate de măsură este „mol” ( nu se schimbă la plural ). Simbol: “mol”.

Un mol este cantitatea de substanţă a cărei masă exprimată în grame este egală cu masa atomică a acelei substanţe. De exemplu, fierul (Fe) are masa atomică 55,845; prin urmare 1 mol de fier are 55,845 g.

Candela → unitatea fundamentală pentru intensitatea luminoasă. Simbol: “cd”.

Unitati SI derivate

Unităţile derivate sunt date de expresii algebrice formate prin înmulţirea şi împărţirea unităţilor fundamentale. Numărul acestor unităţi folosite în ştiinţă este nelimitat, aşa că în tabelul următor se prezintă câteva exemple de astfel de unităţi.



Aria unei suprafeţe este o măsură a cât de întinsă este acea suprafaţă. Adesea cuvântul suprafaţă se utilizează cu sensul de aria suprafeţei. Unitatea de măsură pentru arie în Sistemul Internaţional este metrul pătrat, având simbolul „m²”.

Volumul desemnează proprietatea unui corp de a avea tridimensionalitate, adică întindere de-a lungul a trei axe perpendiculare pe care se măsoară lungimea, lăţimea şi respectivînălţimea sa (toate cele trei dimensiuni fiind, de fapt, valori de lungime). Altfel definit, volumul unui corp este locul pe care el îl ocupă în spaţiu. Unitatea de masura este 1m3





                                                                TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR

Inainte de a vorbi despre tabelul periodic, trebuie sa aducem in vedere anumite notiuni elementare. Astfel, notiune de element chimic desemneaza o specie de atomi identici, adică de atomi având acelaşi număr de protoni în nucleul atomului, respectiv un număr identic de electroni înînvelişul electronic al atomului. A se remarca că definiţia nu se referă la numărul de neutroni din nucleu, ceea ce înseamnă că noţiunea de element chimic include toţi izotopii acelui element chimic.

Este meritul remarcabil al savantului rus Dimitri I. Mendeleev de a fi descoperit legea periodicităţii elementelor chimice şi de a fi conceput o reprezentare grafică complexă, dar perfect logică a interdependenţei sofisticate a tuturor speciilor unice de atomi, tabelul periodic al elementelor.

Legea periodicităţii afirmă că proprietăţile chimice ale elementelor se repetă periodic şi este fundamentul tabelului periodic al elementelor.

Chimia este stiinta care are ca obiect studierea substantelor si a transformarilor lor. Este definita si ca stiinta despre atomi ( elemente chimice ) si combinatiile lor, deoarece studiaza procesele de transformare a substantelor dintr-una in alta prin regruparea atomilor si modificarea legaturilor dintre atomi. Chimia are stranse legaturi cu alte stiinte, dintre care in primul rand cu fizica (l imita dintre ele fiind relativa si facand obiectul a doua discipline, chimie fizica si fizica chimica ), precum si cu biologia ( biochimia ) si cu geologia ( geochimia ) etc. Domeniul chimiei se imparete in: chimia anorganica, chimia organica si chimia fizica.

Chimia anorganica studiaza proprietatile fizice si chimice ale elementelor si combinatiilor lor ( in afara de compusii carbonului, studiati de chimia organica ), precum si legile generale ale combinarii chimice. Chimia organica studiaza combinatiile carbonului cu cateva elemente ( hidrogen, oxigen, azot, sulf, halogeni etc. ).

Denumirea de chimie organica provine din conceptia gresita care a dominat pana la inceputul sec.al XIX-lea, potrivit careia substantele organice nu ar putea proveni decat din organismele vii. Sintetizarea substantelor organice din substante minerale ( realizata pentru prima oara de Wohler in 1828 prin sintetizarea ureii din substante tipic anorganice ) a spulberat aceasta conceptie gresita si a dovedit inca o data unitatea materiala, indestructibila a lumii. Chimia fizica are ca obiect studierea, prin metode fizice, a legilor si feno-menelor chimice precum si a structurii combinatiilor chimice. S-au mai dezvoltat, pe baza acestor discipline, numeroase alte ramuri, cum sunt: chimia analitica, chimia combinatiilor compexe, chimia coloizilor, electrochimia, analiza fizico-chimica, fotochimia, magnetochimia, radiochimia.

Chimia organică este ramura chimiei care se ocupă cu studiul structurii, proprietăţilor, reacţiilor de sinteză sau de descompunere a compuşilor organici. Compuşii organici sunt substanţe alcătuite în principal din carbon şi hidrogen, dar pot conţine şi oxigen, azot, sulf, fosfor sau bor, precum şi restul elementelor, dar în cantităţi mult mai mici.

Substanţele organice se împart în:

Hidrocarburi saturate
Alcani
Izoalcani
Cicloalcani
Hidrocarburi nesaturate
Alchene
Alchine
Alcadiene
Hidrocarburi aromatice
Arenele
Compuşi organici cu funcţiuni
Compusi halogenati
Compusi hidroxilici :alcooli si fenoli
Amide
Compusi carbonilici :aldehide si cetone
Acizi carboxilici
Compuşi organici cu acţiune biologică
Grăsimi
Proteine
Zaharide
Vitamine


Tabelul periodic al elementelor este aranjat astfel incit sa scoata in evidenta similitudinea dintre anumite elemente. Elementele dintr-o anumita zona a tabelului au proprietati asemanatoare in timp ce elementele situate la o distanta semnificativa au un comportament diferit. Intre aceste extreme exista o variatie gradata a proprietatilor fizice si chimice ca rezultat al masei atomice relative si configuratiei electronice a elementelor care intervin in aceasta zona intermediara.



1Actinidele şi lantanidele se numesc împreună „pamânturi rare.”

2Metalele alcaline, metalele alcalino-pământoase, metalele de tranziţie şi de post-tranziţie, actinidele şi lantanidele se numesc împreună „metale.”

3Halogenii şi gazele nobile sant şi ele nemetale.

Starea de agregare la condiţiile normale de temperatură şi presiune
- cele cu numărul atomic scris în roşu sunt gaze;
- cele cu numărul atomic scris în albastru sunt lichide;
- cele cu numărul atomic scris în negru sunt solide.


Metalele, după cum se poate observa în tabelul periodic al elementelor, sunt preponderente în natură. Ele posedă capacităţi conducătoare, din punct de vedere electric, şi ca ioni au sarcini pozitive ( cationi ).
Rolul metalelor în organismul omului este deosebit de important. Ele formează împreună cu unele substanţe de natură proteică compuşi fundamentali, care poartă denumirea de metaloproteine, aşa cum este de exemplu; hemoglobina. Numeroase substanţe produse de către organism ( enzime, hormoni ), fie conţin metale, fie sunt activate de către acestea.

Dintre metalele cele mai importante pentru om sunt:

– metalele alcaline
; care aparţin grupei I principale, perioadele 2, 3 şi 4 ( litiul, sodiul, potasiul ),
– metalele alcalino-pământoase; care aparţin grupei a II – a principale, perioadele 3 şi 4 ( calciul şi magneziul ),
– metalele din grupele secundare ( I, II, V, VI, VIII ), perioada 4 ( fierul, cobaltul, cuprul, zincul, manganul, cromul, vanadiul ).

Metaloizii ( metaloidele ) sunt elemente de tranziţie dintre metale şi nemetale, posedând din punct de vedere electric, capacităţi semiconductoare. Pentru om, nevoia de metaloizi este mică, dar necesară, în cazul elementelor metaloide din perioadele 2, 3 şi 4. Cei mai importanţi metaloizi sunt seleniul şi siliciul. În cantităţi foarte mici şi alte metaloide ( bor, arsen, germaniu ) prezintă efecte favorabile pentru organismul uman.

Notiunea de conductor si semi-conductor se refera la conductibilitatea electrică este proprietatea materialelor de a permite trecerea curentului electric.

Nemetalele posedă în forma lor ionică sarcini negative ( anioni ), fiind principalele elemente cu care metalele şi hidrogenul ( singurul nemetal cu sarcină pozitivă )realizează legături chimice. Rolul lor este major deoarece intră în structura tuturorsubstanţelor organice ( glucide, lipide, proteine, vitamine, acizi organici, enzime , etc. ), precum şi al celor anorganice ( apa, gazele de respiraţie, acidul clorhidric din stomac, sărurile minerale ), care întreţin viaţa .

Cele mai importante nemetale pentru om, aparţin perioadelor 1-5. Dintre acestea, oxigenul, hidrogenul, carbonul şi azotul prezintă o importanţă deosebită, ele constituind elementele de bază a oricărei substanţe organice vitale. Pentru om, şi alte nemetale sunt deosebit de importante, aşa cum sunt: fosforul şi sulful.

O grupă aparte de nemetale este alcătuită din elementele halogene, care ocupă grupa a VII -a principală a sistemului periodic. Toţi halogenii prezintă importanţă majoră pentru om, mai ales datorită faptului că prezintă monovalenţă negativă, ceea ce le conferă o mare capacitate combinatorie şi recombinatorie, şi care asigură, în acelaşi timp, proprietăţile electrolitice specifice vieţii. Halogenii mai îndeplinesc funcţii legate de: activitatea endocrină ( iodul ), calmarea sistemului nervos ( bromul ), producerea de acid gastric ( clorul ), formarea şi păstrarea stratului exterior solid al dinţilor ( fluorul ).


Grupele → coloanele verticale, numite grupe sau familii, conţin elemente cu proprietăţi fizice şi chimice asemănătoare, care au aceeaşi configuraţie electronică în stratul de valenţă. Ele sunt notate cu cifre arabe de la 1 la 18, conform recomandărilor IUPAC din 1986.

Deplasindu-ne de sus in jos in coloanele (grupele) tabelului periodic, fiecare element va avea un strat de electroni in plus fata de cel de deasupra lui. Chiar daca sarcina nucleului creste pe aceasta directie, straturile suplimentare si distanta din ce in ce mai mare a nucleului fata de electronii de pe ultimul strat face ca acesti electroni sa fie mai putin legati. Una dintre cauze o constituie influenta straturilor interioare de electroni care au un efect de ecranare, reducind astfel forta de atractie exercitata asupra electronilor de valenta, ceea ce conduce la formarea de cationi.

Influenta combinata a acestor factori conduce la o tendinta puternica a elementelor metalice din coltul din stinga jos al tabelului periodic ( metalele alcaline grele ) de a formacationi, in timp ce elementele nemetalice din coltul din dreapta sus ( halogenii usori ) formeaza anioni.

Un ion este un atom, o moleculă sau în general un grup de atomi care are o sarcină electrică nenulă. Un atom neutru din punct de vedere electric are un număr de electroni egal cu numărul de protoni din nucleu, şi se poate ioniza prin schimbarea acestui echilibru. Astfel,
dacă pierde unul sau mai mulţi electroni devine un ion pozitiv, numit şi cation pentru că este atras de catod ( electrodul negativ );
dacă primeşte unul sau mai mulţi electroni devine un ion negativ, numit şi anioni pentru că este atras de anod ( electrodul pozitiv ).

Ionizarea este procesul prin care atomii câştigă sau pierd electroni. Pot apărea două cazuri: atomii pot pierde electroni sau electronii sunt capturaţi de câmpul nucleului atomului rezultând ionii pozitivi şi, respectiv, negativi.

Perioadele → sirurile orizontale ale sistemului periodic, cuprinzând elementele dintre două gaze rare succesive, se numesc perioade. Sistemul periodic conţine 7 perioade corespunzătoare celor 7 nivele energetice notate cu cifre arabe de la 1 la 7.

Elementele dintr-o perioada au acelasi numar de straturi electronice in atom, numar care coincide si cu numarul stratului exterior. In cadrul aceleasi perioade elementele sunt aranjate in ordinea crescatoare a numerelor atomice. In aceeasi perioada fiecare element contine un electron in plus pe ultimul strat comparativ cu elementul anterior. Aceasta conduce la o crestere a masei nucleului si sarcinii elementelor de la stinga spre dreapta in cadrul fiecarei perioade, fara a avea insa si o crestere a numarului de straturi de electroni.

Valenţa ( numărul de oxidare ) caracterizează capacitatea de combinare a unui atom cu un alt atom. Ea este dată de numărul electronilor cu care atomul participă la formarea legăturilor chimice şi variază în funcţie de atom şi grupare chimică. Valenţa se poate raporta la hidrogen sau la oxigen.

Noţiunea de număr de oxidare înlocuieşte conceptul de valenţă, desemnând numărul de sarcini pozitive sau negative care se pot atribui unui atom dintr-o combinaţie, în funcţie de sarcinile electrice reale sau formale ale celorlalţi atomi cu care este combinat.

Blocul de elemente

Bloc este o familie de grupe adiacente. Elementele reunite într-un bloc se caracterizează prin acelaşi tip de orbital atomic, care dă şi numele blocului. Este cunoscut ca substraturile de electroni sunt formate din orbitali de acelasi tip si care au aceeasi energie; acestia sunt notati cu simbolurile s, p, d, f.

Elementele chimice se pot clasifica in grupuri sau blocuri, dupa tipul de orbital in care intra electronul distinctiv.

Elemente de tip bloc s

Toate elementele din blocul s sunt metale si se regasesc in grupele 1 si 2 ale tabelului periodic. Blocul s contine metalele alcaline si metalele alcalino-pamintoase. Aceste metale sunt puternic reactive, pierzind cu usurinta electronii lor de valenta pentru a forma compusi ionici cu numere de oxidare +1 sau +2 ( numarul de oxidare este un numar care indica citi electroni trebuie sa primeasca sau sa cedeze atomul dintr-un compus pentru a forma un atom neutru ).

Avind numai unul sau doi electroni de valenta, legatura metalica din structura metalelor din blocul s este relativ slaba, astfel incit acestea sunt metale cu temperaturi de topire scazute.

Metalele alcaline, găsite în grupa 1 a sistemului periodic ( grupă cunoscută şi sub denumirea de grupa IA ), sunt metale foarte reactive şi nu sunt găsite în stare naturală decât în compuşi. Aceste metale au un singur electron pe stratul exterior. Astfel, cedează foarte uşor acel electron în compuşi ionici cu alte elemente.

La fel ca oricare alt metal, metalele alcaline sunt ductile şi maleabile, şi sunt bune conductoare de căldură şi curent electric. Aceste metale sunt mai moi decât majoritatea celorlalte metale. Cesiul şi franciul sunt cele mai reactive elemente din această categorie. Metalele alcaline pot exploda cu uşurinţă dacă intră în contact cu apa, de aceea se pastreaza in ulei cu exceptia litiului.

Metalele alcaline sunt: Litiul, Sodiul, Potasiul, Rubidiul, Cesiul, Franciul.

Metalele alcalino-pământoase, găsite în grupa a doua din sistemului periodic de elemente (grupă cunoscută şi sub denumirea de grupa IIA), sunt metale cu proprietăţi intermediare între metalele alcaline şi cele pământoase.

Acestei grupe apartin elementele stabile: Beriliu ( Be ), Magneziu ( Mg ), Calciu ( Ca ), Strontiu ( St ), Bariu ( Ba), si Radiu ( Ra ).

Elementele de tip bloc p
sunt cele din grupele 13 – 18 din tabelul periodic. Blocul include un amestec de metale de tip bloc p si nemetale. Metaloizii ( sau semi-metalele – germaniu, arsenic, antimoniu ) se gasesc si ei in acest bloc. Toate aceste elemente au orbitalii de tip p partial ocupati. Aceste elemente prezinta o variatie mai mare a proprietatilor fizice si chimice comparativ cu cele din blocul de tip s.

Blocul p include si halogenii puternic reactivi si un numar de nemetale extrem de importante cum ar fi carbonul, nitrogenul si oxigenul. Aceste elemente tind sa formeze intre ele compusi covalenti. Tot in blocul p se regasesc si gazele nobile.

Elemente de tip bloc d

Blocul d contine metalele tranzitionale care au partial ocupat orbitalii d. Energetic, acesti orbitali sunt asemanatori cu cei situati imediat deasupra lor. Ca urmare a energiei tranzitionale scazute, electronii din orbitalul d pot trece usor pe un nivel energetic mai inalt prin absorbtia de radiatii electromagnetice din domeniul vizibil. Unele dintre elementele cele mai grele din blocul d prezinta o puternica instabilitate nucleara, motiv pentru care nu se gasesc in forma naturala ci trebuie produse numai pe cale sintetica.

Elemente de tip bloc f

Elementele din blocul f sunt lantanidele si actinidele. Acestea au orbitalii 4f sau 5f ocupati partial sau total si uneori au orbitalul 5d sau 6d ocupat pe jumatate. Ca urmare a diferentelor mici intre nivelele energetice din aceasta regiune a tabelului periodic, lantanidele au proprietati asemanatoare.

O contractie pronuntata apare in seria lantanidelor din blocul f. Ca rezultat al acestei contractii, elementele care urmeaza in tabel imediat dupa lantanide au raze atomice si ionice similare cu elementele din grupa situata imediat la stinga lantanidelor.

Tendinta generala pentru elementele cu electronegativitate puternic diferita intre ele este de a forma legaturi ionice. Atomii metalelor tind sa formeze cationi ( ioni pozitivi ) avind o raza ionica mare. Nemetalele tind sa formeze legaturi covalente intre ele.

Oricare dintre elementele din grupa metalelor tranzitionale, inclusiv lantanidele si actinidele prezinta o mai mare asemanare intre ele decit exista in alte zone ale tabelului periodic. Similitudinea rezulta ca urmare a faptului ca stratul de electroni care este completat de-a lungul unei perioade nu este stratul exterior, astfel incit diferentele din cadrul acestei serii de elemente sunt mai putin evidente ca in alte zone, stratul exterior fiind similar.

Compus chimic → substanţă chimică pură, formată din două sau mai multe elemente chimice ce au între ele un raport de atomi şi de mase bine stabilit ( spre deosebire de amestecuri ), şi care pot fi separate prin reacţii chimice. Substanta care poate fi impartita chimic in substante mai simple. Ex: H2O.

Reacţiile chimice → interacţiunile la nivel molecular dintre substanţe. Ele se pot clasifica în:
- reacţii de combinare → care doi sau mai mulţi reactanţi se unesc pentru a forma un singur produs de reacţie: A + B = A B;
- reacţii de descompunere → dintr-o substanţă compusă (reactant) se formează doi sau mai mulţi produşi de reacţie: AB = A + B;
- reacţii de substituţie → atomul unui element înlocuieşte atomii unui alt element într-o substanţă compusă: A B + C → A C + B;
- reacţii de schimb → două substanţe compuse îşi schimbă între ele unele elemente, transformându-se în alte substanţe compuse: A B + C D → A C + B D.

Substantele care exista înainte de reactie se numesc reactanti. Substantele care rezulta ca produsi ai reactiei se numesc produsi de reactie.

Reactia endoterma este reactia care decurge cu acceptare de caldura. Energia chimica a reactantilor este mai mica decât a produsilor de reactie.

Reactia exoterma este reactia care decurge cu cedare de caldura. Energia chimica a reactantilor este mai mare decât energia chimica a produsilor de reactie.

Amestec omogen

Starea de agregare → denumirea amestecului de substante → Exemple:

Solid-solid → Aliaj → Aliaj de aur si argint

Lichid-lichid → Amestec lichid → Amestec de metanol si acetona

Lichid-solid → Solutie → Saramura

Gaz-gaz → Amestec gazos → Aerul

Sistem eterogen

Starea de agregare a fazelor → Denumirea sistemului material → Exemplu:

Solid-solid→ Amestec solid → Granitul

Solid-lichid → Pasta → Pasta de dinti

Solid-gaz → Spuma solida → Polistirenul, piatra ponce

Lichid-solid → Solutie coloidala, Suspensie → Namolurile, hidrosoli

Lichid-lichid → Emulsie → Laptele

Lichid-gaz → Spuma → Spuma de sapun

Gaz-solid → Fum → Fumul de la soba

Gaz-lichid → ceata → norii.

Biosfera → este un termen generic care desemnează spaţiile de pe Pământ unde există viaţă, incluzând partea inferioară a atmosferei, partea superioară a uscatului (litosfera) şi hidrosfera. Biosfera conţine o multitudine de organisme şi de specii care formează numeroase ecosisteme. Sinonim: ecosfera.

Ecosistem → unitate funcţională complexă a naturii, un sistem interpătruns şi unitar, în care acţionează factori abiotici şi biotici caracteristici. Sub influenţa tuturor acestor factori, în ecosistem se desăvârşesc toate ciclurile biologice, energetice şi chimice locale.

Biotopul
→ totalitatea factorilor abiotici (apa, vântul, energia solară, clima, umiditatea) şi relaţiile dintre ei. In structura biotopului sunt incluse substanţele anorganice, factorii geografici, mecanici, fizici, fizico-chimici şi relaţiile dintre aceşti factori.

Biocenoza → reprezintă un nivel supraindividual de organizare a materiei vii şi descrie totalitatea organismelor vii, vegetale (fitocenoză) şi animale (zoocenoză) care interacţionează între ele şi care convieţuiesc într-un anumit mediu sau sector din biosferă (biotop), formând cu el un tot unitar şi care se află într-un echilibru dinamic dependent de acel mediu.

Întinderea unui ecosistem este limitată şi definită ( o pădure, o baltă, o păşune, etc.), însă fără a poseda o frontieră precisă, astfel încât, între două ecosisteme învecinate, apare un spaţiu de interpătrundere, care poartă denumirea de ecoton.

Deoarece biotopul şi biocenoza suferă schimbări permanente, ecosistemul nu este static, ci cunoaşte un dinamism continuu. Variaţiile din ecosistem au un caracter aritmic ( schimbări bruşte neprevăzute ) sau ritmic ( schimbări periodice ciclice ). Dintre schimbările aritmice suportate de către ecosistem, amintim: furtunile, creşterea sau scăderea bruscă a temperaturilor, incendiile, inundaţiile, etc.. Dinamica ritmică a ecosistemului poate fi influenţată de mai mulţi factori ca: variaţia ciclică a temperaturilor (zi-noapte, vară-iarnă), succesiunea duratei luminii ( în 24 de ore, în funcţie de alternanţa anotimpurilor ), variaţia sezonieră a biocenozei ( faze de vegetaţie, hibernare, migraţie, reproducere ), etc..

În natură, elementele chimice se găsesc fie sub formă de substanţe libere simple (hidrogenul, clorul, oxigenul, sodiul), fie sub formă de substanţe compuse ( carbonaţi, azotaţi, sulfaţi, apa ).

În scoarţa pământului ( litosfera ), învelişul apos ( hidrosfera ) şi învelişul gazos al pământului ( atmosfera ), elementele predominante din natură, sunt: oxigenul ( 50% ), siliciul ( 25% ), precum şi aluminiul, fierul, calciul, sodiul, potasiul, magneziul, hidrogenul, titanul, clorul şi fosforul ( cca. 25% ).

Ca urmare a procesului de evoluţie, materia vie, vegetală şi animală, are o compoziţie chimică deosebit de complexă, cu forme diverse determinate de conţinutul de apă şi de substanţă uscată constituită din:

– substanţe organice: glucide, protide, acizi nucleici, enzime, vitamine, lipide, hormoni, fitohormoni, pigmenţi, lignine, taninuri, terpenoide, alcaloizi;

– substanţe anorganice ( substanţe minerale ) clasificate în macroelemente si oligoelemente.

Principalele elemente chimice care formeaza corpul uman sunt: oxigenul – 65%, carbonul – 18,5%, hidrogenul – 9,5%, azot – 3,3%, calciu – 1,5%, fosfor – 1%, potasiu – 0,35%, sulf – 0,25%, sodiu – 0,15, magneziu – 0,005, clor – urme. Acestea sunt macroelementele si insumeaza in total 99,9 % din masa organimului. A nu se confunda cu greutatea!

Elementele chimice care se găsesc în organismul uman se numesc bioelemente.

Ele se clasifica in:

– Macroelemente ( 99,99% ). Organismul are nevoie de ele în cantităţi mari: C, H, O, N, S, K, Na, Cl, Ca, P, Mg;

– Microelemente ( 0,01% ): organismul are nevoie de ele în cantităţi extrem de mici, dar care sunt foarte importante: F, Mn, Fe, Co, Cr, I, Zn, Cu, Mo, Se.


                                                                                ELEMENTE MINERALE


MACROELEMENTE:

Elemente organogene: C ( carbon ), H ( hidrogen ), O ( oxigen ), N ( azot ), S ( sulf ).

Organismul le procurã din :

· apã;

· hranã ingeratã în special compuşi organici:

– glucide;

– lipide;

– proteine.

Elemente cu rol fundamental ( structural şi funcţional) în organism: Ca (Calciu), P (Fosfor), Mg (Magneziu), Na (Sodiu), K ( Potasiu ), Cl ( Clor ).

Organismul le procurã din :

· apã potabilã (mineralizatã);

· hranã ingeratã (mai ales de origine vegetalã).



OLIGOELEMENTE ( microelemente ) – rol structural şi funcţional – : Co ( Cobalt ), Cr ( Crom ), Cu ( Cupru ), Fe ( Fier ), I ( Iod ), Mn ( Mangan ), Mo ( Molibden ), Se ( Seleniu ), Zn ( Zinc ), F ( Fluor ).

Organismul le procurã din :

· apã potabilã (mineralizatã );

· hranã ingeratã în special compuşi organici.

Bioelementele se combina intre ele rezultand biomolecule. Acestea se impart in doua categorii:

– anorganice – reprezentate de apa si saruri minerale ( de calciu, magneziu, fier, nitraţii );

– organice – reprezentate de glucide, lipide, proteine, vitamine, enzime, hormoni s.a .

Biomoleculele anorganice:

1. Apa → una din cele mai răspândite substanţe din natură este apa, sub forma gazoasă ( vapori ), lichidă ( apele de suprafaţă, apele freatice, apele subterane, apele minerale ) şi solidă ( zăpadă, grindină ). Apa este o substanta compusa (compus hidrogenat al oxigenului).

Apa este substanta chimica anorganica rezultata in urma interactiunii a 2 molecule de hydrogen si a unei molecule de oxigen.

Apa este un lichid inodor, insipid şi incolor, de cele mai multe ori, sau uşor albăstrui sau chiar verzui în straturi groase. Apa este o substanţă absolut indispensabilă vieţii, indiferent de forma acesteia, fiind unul dintre cei mai universali solvenţi. Apa este un compus chimic al hidrogenului şi al oxigenului, având formula chimică brută H2O. În natura, apa este cea mai raspândita substanta compusa si se gaseste in toate cele trei stari de agregare, dar mai ales în stare lichida ( în aceasta stare acopera mai mult de 2 / 3 din suprafata globului ).

Solvent → substantă chimică ( lichidă ) care are proprietatea de a dizolva în masa ei alte substante. Sinonim: diluant.

Pe Pământ, apa există în multe forme, în cele mai variate locuri. Sub formă de apă sărată există în oceane şi mări. Sub formă de apă dulce în staresolidă, apa se găseşte în calotele polare, gheţari, aisberguri, zăpadă, dar şi ca precipitaţii solide, sau ninsoare. Sub formă de apă dulce lichidă, apa se găseşte în ape curgătoare, stătătoare, precipitaţii lichide, ploi, şi ape freatice sau subterane. În atmosferă, apa se găseşte sub formă gazoasă alcătuindnorii sau fin difuzată în aer determinând umiditatea acesteia. Considerând întreaga planetă, apa se găseşte continuu în mişcare şi transformare,evaporarea şi condensarea, respectiv solidificarea şi topirea alternând mereu. Această perpetuă mişcare a apei se numeşte ciclul apei şi constituie obiectul de studiu al meteorologiei şi al hidrologiei.

Circuitul apei în natură ( denumit uneori şi ciclul hidrologic sau ciclul apei ) este procesul de circulaţie continuă a apei în cadrul hidrosferei Pământului. Acest proces este pus în mişcare de radiaţia solară şi degravitaţie. În cursul parcurgerii acestui circuit, apa îşi schimbă starea de agregare fiind succesiv în stare solidă, lichidă sau gazoasă.

Dintre toate substanţele care intră în constituţia organismului uman, apa stă pe primul loc în ceea ce priveşte cantitatea. În medie, omul are 63-70 % apă în organismul său.

Apa constituie nu numai mediul în care decurg diversele reacţii biochimice, ci participă direct la aceste reacţii ( reacţii de hidroliză, hidratare şi deshidratare, oxidare şi unele reacţii de sinteză ). Cu ajutorul apei are loc transportul substanţelor nutritive la celule şi ţesuturi şi eliminarea din ele a produselor finale de metabolism. Prin evaporarea apei se reglează temperatura corpului.

Apa din organism contine:

a.) Substante organice ( protein, lipide, glucide) ;

b.) Saruri minerale ( sub forma de electroliti: Na, Mg, Ca, K, Fe; sub forma de sulfati, bicarbonati, cloruri, fosfati ).

Se poate face o clasificare a apei după diferite criterii şi anume :

– după locul unde se găseşte în raport cu celulele şi ţesuturile se face o clasificare în apăintracelulară şi extracelulară. Apa extracelulară poate fi la rândul ei interstiţială şi circulantă ;

– din punct de vedere al distribuţiei în ţesuturi, apa se clasifică în apă tisulară ( în ţesuturi ) şi cavitară ( în lichidul cefalorahidian, etc. ) ;

– din punct de vedere chimic, în organisme se găseşte apă legată de diferite structuri moleculare şi apa liberă. Apa legată se fixează în cea mai mare parte prin hidratare pe structurile coloidale ce prezintă grupări polare ( glucide, lipide, proteine ) ;

– din punct de vedere al provenienţei, apa se clasifică în exogenă ( introdusă în organism din exterior) şi endogenă (rezultată din procesele metabolice prin oxidarea aerobă ).

Apa este introdusa in organism sub forma de bauturi impreuna cu alte alimente.Intr-adevar, in afara de apa pe care o bem, o cantitate de apa se formeaza in organism prin oxidarea diferitelor alimente.

De regulă fructele conţin peste 90% apă, iar alimentele uscate conţin între 60-85% apă.

Apa constituie o anumite proportie in fiecare organ. Avem astefel:

– În creier – 75%;

– Plămâni – 80%;

– Inimă 79%;

– Splină 75%;

– Rinichi 82%;

– Sânge 83%;

– Muşchi 75%;

– Oase 22%.

În mod normal organismul are nevoie de 2,5 l apă pe zi. Uneori această nevoie creşte de până la zeci de litri de apă. Depinde de mediul exterior.

Apa din organism se elimină prin:

– Rinichi: 06 – 2 l pe zi;

– Piele sub formă de traspiraţie;

– Plămâni sub formă de vapori;

– Intestine.

În cazul unor boli cum este diabetul se elimină o cantitate uriaşă de apă sub formă de urină de la 8-10 l pe zi.

Setea este semnalul lipsei de apă în organism. Celulele diferitelor ţesuturi ajung să nu aibă destulă apă. Celelalte celule anunţă creierul despre lipsa apei. La nivelul cerebral informaţia este prelucrată şi se formează senzaţia de sete care ne obligă să bem apă.

Metabolismul apei este influenţat de multe glande cu secreţie internă ( tiroida, glandele suprarenale, glandele genitale, pancreasul, ficatul ).

Organul cel mai important care reglează metabolismul apei este hipofiza – o glandă situată sub creier. Ca organ coordonator scoarţa creierului intervine în toate procesele de reglare a metabolismului apei.

2. Sarurile

După cum se ştie, pentru buna funcţionare a organismuluinostru sunt necesare, pe lângă elementele minerale cunoscute,şi o serie de săruri minerale. S-a stabilit din acest punct devedere că există douăsprezece săruri minerale care suntnecesare proceselor vitale: fosfaţii de fier, de magneziu, desodiu, de calciu şi de potasiu, sulfaţii de sodiu, de potasiu şi decalciu, clorurile de potasiu şi de sodiu, fluorura de calciu şi siliciul.

Definitie: compus chimic cu structura cristalina , alcatuit din ioni metalici sau ioni d amoniu cu sarcina pozitiva ( cationi ) si din ioni radical acid cu sarcina negativa ( anioni )

Sarurile, in stare de agregare solida, se prezinta ca retele ionice si in solutie apoasa sau in
tpitura formeaza ioni care se misca liber.

Obtinere:

1. Reactia acizilor cu bazele ( neutralizarea );

2. Precipitarea sarurilor greu solubile , din solutii apoase;
3. Reactia metalelor comune cu acizi;
4. Reactia metalelor cu nemetale.


Saruri, denumiri:

Floruri F (I), Cloruri Cl (I), Bromuri Br (I), Ioduri I (I), Sulfuri S (II), Sulfati SO4 (II), Azotati NO (I), Carbonati CO3 (II), Fosfati PO4 (III)

Exemple de saruri: NaCl ( clorura de sodiu ), ZnCl2 ( clorura de zinc ), AgNo3 ( azotat de argint ), CaCo3 ( carbonat de calciu ), Na2 So4 ( sulfat de sodiu ).

Mineralele, atunci când realizează combinaţii, elementele minerale trec în săruri, în urma diferitelor tipuri de reacţii, dintre care, aceea de neutralizare, este cea mai importantă pentru organismul omului.

Sărurile minerale ( electroliţii ) au un rol important în menţinerea integrităţii morfofuncţionale a organismului, fiind substanţe ce nu se pot sintetiza sau degrada în organism. Sarurile minerale sunt mineralele ( micro si macro ) care sunt supuse unor reactii chimice, transformandu-se in saruri.

1. Cationii, cantitativ mai importanţi din sânge sunt sodiu ( Na+ ), potasiu ( K + ), calciu ( Ca2+ ),magneziu ( Mg2+ ), şi în mai mică măsură fierul ( Fe2+ ), cuprul ( Cu2+ ), zincul ( Zn2+ ).

2. Anionii
cantitativ mai importanţi din sânge sunt clorul, bicarbonatul ( HCO3- ), fosfatul ( HPO42- ) şi în mai mica proporţie sulfatul ( SO42- ).

Biomolecule organice

Fiind molecule organice, biomoleculele sunt formate in principal din carbon, hidrogen, azot si oxigen, si in masura mai mica din fosfor si sulf. Acestea ( C, H, O, N ) formeaza compusi care poseda o capacitate moleculara unica de a participa la procesele ce constituie in ansamblu starea vie.

Biomoleculele organismelor vii sunt organizate intr-o ierarhie de o complexitate moleculara progresiva. Toate biomoleculele deriva din precursori foarte simpli, cu masa moleculara mica, proveniti din mediu, in special bioxidul de carbon, apa si azotul atmosferic.

Acesti precursori sunt transformati de catre materia vie, prin diferite etape metaboliceintermediare, in compusi organici cu masa moleculara ceva mai mare, reprezentand biomoleculele de baza, sau unitatile constituente. Acestea se leaga intre ele prin legaturi covalente formand macromoleculele proprii celulei, cu mase moleculare relativ mari. Astfel:

– aminoacizii sunt unitatile constituente ale proteinelor;

– nucleotidele, ale acizilor nucleici;

– monozaharidele, ale polizaharidelor si

– acizii grasi, ale majoritatii lipidelor.

La un nivel de organizare celulara imediat superior, macromoleculele diferitelor clase se asociaza intre ele formand sisteme supramoleculare, cum sunt lipoproteinele ( complecsi ai lipidelor si proteinelor ) sau ribozomii ( complecsi ai acizilor nucleici si proteinelor ).

Principalele clase de biomolecule au functii identice in toate tipurile de celule.

– Acizii nucleici servesc pretutindeni la depozitarea si transmiterea informatiei genetice.

– Proteinele sunt in toate celulele produsii si efectorii directi ai actiunii genelor. Unele au activitate catalitica specifica si functioneaza ca enzime; altele servesc ca elemente structurale. Proteinele formeaza cea mai complexa clasa de macromolecule.

– Polizaharidele au doua functii importante in toate celulele. Unele ( de exemplu amidonul ) servesc ca forme de depozitare a materialului care furnizeaza energia necesara activitatii celulei, altele ( cum este celuloza ) servesc ca elemente structurale extracelulare.

– Lipidele au, de asemenea, acelasi rol in toate celulele, si anume rol structural ( structura membranelor celulare ), sau rol de depozitare a materialului bogat energetic.

Polimer → substanţă compusă din molecule cu masă moleculară mare, formate dintr-un număr mare de molecule mici identice, numite monomeri, legate prin legături covalente. Exemple cunoscute de polimeri sunt plasticul, ADN-ul şi proteinele.

1. Glucidele ( carbohidratii, zaharurile )

Au formula empirica ( CH2O )n ceea ce a sugerat, initial, ca este vorba de “hidrati” ai carbonului. Tipuri:

– Monozaharidele, denumite simplu zaharuri, sunt constituite dintr-o singura unitate polihidroxialdehidica sau polihidroxicetonica. Cel mai raspandit monozaharid este cel cu 6 atomi de carbon, respectiv D-glucoza, de la care deriva o serie intreaga de monozaharide. D-glucoza reprezinta sursa energetica majora pentru cele mai multe organisme, cat si piatra de constructie a unor polizaharide, cum ar fi amidonul si celuloza in celule vegetale si glicogenul in celule animale.

– Oligozaharidele ( gr. oligo = cateva ) contin de la 2 la 10 unitati monozaharidice unite printr-o legatura glicozidica. Exemplu: maltoza.

– Polizaharidele sunt hidrocarbonate compuse din mai multe molecule de monozaharide ca de exemplu glucoză, fructoză care sunt legate între ele în lanţuri cu lungimi diferite formând polizaridele ca glicogen, amidon, chitină şi celuloză.

In biosfera exista, probabil, mai multe glucide decat oricare alta materie organica si aceasta datorita abundentei din lumea plantelor a celor doi polimeri ai D-glucozei, amidonul si celuloza. Amidonul este forma principala de stocare a energiei in cele mai multe plante, in timp ce celuloza este principalul component structural extracelular din peretii celulari rigizi din plante. Glicogenul, care are o structura asemanatoare cu amidonul, este principalul hidrat de carbon de rezerva din animale.

2. Lipidele sunt biomolecule organice, insolubile in apa, care se pot extrage din celule si tesuturi cu ajutorul solventilor nepolari, ca: eterul, cloroformul.

Desi termenul de “lipide” este uneori folosit ca sinonim pentru grasimi, grasimile sunt un subgrup de lipide numite trigliceride. Lipide sunt insa si molecule ca acizii grasi si derivatii lor ( incluzand tri-, di- si monogliceride si fosfolipide ) si de asemenea alti metaboliti steroidici cum este colesterolul. Desi omul si alte mamifere foloseste cai biosintetice diverse pentru a metaboliza si sintetiza lipide, unele lipide esentiale nu pot fi obtinute astfel si trebuiesc obtinute din hrana.

Acizii graşi se găsesc în 2 forme: saturaţi ( neesenţiali ) şi nesaturaţi ( esenţiali ). Acizii graşi nesaturaţi conţin o singură dubla legătura ( mononesaturaţi ) sau mai multe duble legături de carbon ( polinesaturaţi ). Acizii graşi saturaţi nu au duble legături.

Acizii graşi saturaţi conţin hidrogen, ceea ce îi face greu de digerat şi provoacă depozitarea grăsimii pe pereţii arterelor inimii. Produsele care conţin grăsimi saturate sunt: carnea de vită, miel, porc, slănină, untul, smântâna, brânză cu conţinut ridicat de grăsime, laptele, uleiul de palmier, uleiul de nucă de cocos şi untul de cacao. Aceste alimente trebuie consumate mai rar şi nu trebuie să depăşească procentul de 10% din meniul unei zile.

După criteiul biochimic avem:

→ lipide simple: gliceridele;

→ lipide complexe: lipoproteine.

Cele mai importante tipuri de lipide sunt:

a) Trigliceridele → sunt o formă de grăsime în sânge. Ele sunt principalele componente ale uleiului vegetal şi ale uleiurilor animale. Trigliceridele sunt formate dintr-o moleculă de glicerină combinată cu trei acizi graşi şi constituie cea mai mare parte a grăsimii digerate de oameni. Cei care sunt găsiţi cu valori mari ale trigliceridelor au adesea şi un nivel ridicat de colesterol total.

Trigliceridele joacă un important rol în metabolism ca surse de energie. Trigliceridele conţin de două ori mai multă energie decât carbohidraţii ori proteinele. Trigliceridele în număr ridicat pot contribui la îngroşarea arterelor ( ateroscleroza ), fapt care creşte riscul de accident vascular cerebral, atac de inimă şi alte boli cardiace.

Organismul uman transforma mâncarea ingurgitata în calorii; foloseşte o parte dintre acestea în scopuri energetice, în timp ce restul sunt înglobate sub formă de trigliceride şi purtate de sânge prin corp, apoi depozitate sub formă de celule grase. Caloriile în exces se păstrează sub această formă, indiferent de tipul alimentelor pe care le consumi.

b) Lipoproteinele → sunt forma de transport a lipidelor în organism, regăsite în plasma. Lipoproteinele deci, sunt substanţe din categoria lipidelor complexe, alcătuite din una sau mai multe grăsimi, în asociaţie chimică cu una sau mai multe proteine.

c) Fosfolipidele → grăsimile complexe care conţin fosfor. Aceste substanţe sunt lipide de constituţie, intrând în toate structurile celulare, de obicei legate de proteine, cu care formează fosfolipoproteinele.

Colesterolul → face parte din lipidele mai complexe. Colesterolul are două surse:

– o parte se formează la nivelul ficatului din grăsimile din alimentaţie ( cea mai mare parte a colesterolului );

– o parte provine direct din alimentele care conţin colesterol.

Colesterolul circula prin organism legat de o proteină ( proteină transportoare ). Acest ansamblu de proteina – colesterol se numeşte lipoproteina. Lipoproteinele pot fi, fie cu densitate ridicată, fie cu densitate scăzută, în funcţie de cantitatea de proteina şi grăsime conţinută.

Există mai multe tipuri de lipoproteine. Cu importanţă practică sunt două dintre ele:

– LDL ( low density lipoproteins ), numit şi colesterolul „rău”, transportă cea mai mare parte a colesterolului în sânge şi reprezintă sursă pentru formarea leziunilor aterosclerotice ce duc la îngustarea vasului de sânge. Cu cât este mai mare LDL cu atât mai mare este riscul de boală cardiacă!

– HDL ( high density lipoproteins ), numit şi colesterolul „bun”, transportă colesterolul din diverse părţi ale organismului înapoi la ficat, ceea ce duce la înlăturarea lui din organism, deci la protejarea vasului de sânge.

3. Proteinele → substanţe organice macromoleculare formate din lanţuri simple sau complexe de aminoacizi; ele sunt prezente în celulele tuturor organismelor vii în proporţie de peste 50% din greutatea uscată.

Sunt formate din cei mai simpli componenţi, numiţi aminoacizi. Unii dintre aceştia sunt fabricaţi de către organism. Majoritatea celorlalţi aminoacizi provin însă dintr-un aport exterior, realizat prin intermediul alimentaţiei, în care proteinele pot avea o dublă origine:

• origine animală: cantităţi mari se găsesc în carne, peşte, brânză, ouă, lapte. Contin toti aminoacizii , de aceea se numesc proteine complete.

• origine vegetală: în soia, migdale, alune, cereale integrale şi în unele leguminoase. Nu contin toti aminoacizii, de aceea se numesc proteine incomplete. Doar prin combinarea mai multor legume, fructe se poate.

Aminoacizii sau acizii aminaţi sunt substanţe organice pe baza cărora, în urma reacţiilor metabolice, de obicei se construiesc şi se degradează proteinele superioare.

Toate proteinele sunt polimeri ai aminoacizilor, în care secvenţa acestora este codificată de către o genă. Fiecare proteină are secvenţa ei unică de aminoacizi, determinată de secvenţa nucleotidică a genei.
Comments