Neorganinė chemija nagrinėja neorganinių ir organometalinių junginių reakcijas bei elgseną. Ji tiria junginius, kurie nėra pagrįsti anglimi, nors kai kuriuose neorganiniuose junginiuose anglies gali būti. Neorganinė chemija plačiai taikoma chemijos pramonėje.
Neorganinė chemija: pažvelkime giliau
Išplėskime įvade pateiktą bendrinį šios srities apibrėžimą. Žinome, kad organinė chemija tyrinėja anglies pagrindo molekules. Logiška, kad neorganinė chemija nagrinėja medžiagas, kuriose anglies yra mažai arba jos visai nėra.
Periodinė elementų lentelė yra patogus vadovas neorganiniams elementams. Ji atskiria metalus nuo nemetalų ir brėžia „laiptelį“, žymintį metaloidus. Tiksliau:
- S-blokas: elektropozityvūs metalai (išskyrus vandenilį ir helį).
- P-blokas: aiškiai metaliniai arba nemetaliniai elementai.
- D-blokas: metalai su daugybe oksidacijos būsenų.
- F-blokas: metalai, kuriuos sunku atskirti dėl jų panašumo.
Šioje sistemoje išryškėja tam tikri neorganinės chemijos aspektai.
Neorganinės chemijos šakos
Organometalinė chemija
- Tiria junginius su metalo-anglies ryšiais.
- Apima borą, silicį, seleną.
- Susijusi su organinių junginių sinteze.
Bioinorganinė chemija
- Svarbi medicininei chemijai.
- Nagrinėja metalus turinčias biomolekules.
- Pavyzdžiai: fermentai, deguonies pernaša ir kt.
Klasterinė chemija
- Tiria junginius su keliais metalais.
- Ypatingai su tarpiniais ligandais ar metalo-metalo ryšiais.
Medžiagų chemija
- Nagrinėja medžiagų savybes.
- Esminė nanomaterialų tyrimams.
Neorganinė chemija turi plačias pritaikymo galimybes pramonėje, įskaitant tradicinius darbus, tokius kaip valymo priemonių gamyba. Technologijų sektorius Lietuvoje, ypač biotechnologijų ir nanomaterialų srityse, taip pat remiasi neorganinės chemijos principais.
Kaip neorganinė chemija tapo atskira disciplina?
Nors neorganinės ir organinės chemijos studijų sritys stipriai persidengia, prireikė laiko, kad neorganinė chemija būtų pripažinta kaip atskira disciplina. Lietuvoje, kaip ir kitur, mokantis chemijos vidurinėse mokyklose, neorganinės chemijos temos dažnai įtraukiamos į bendrąsias chemijos pamokas, ypač ruošiantis brandos egzaminams.
Tačiau, kaip dažnai nutinka plečiantis žinioms, viena studijų sritis atsiskiria ir tampa savarankiška disciplina. Neorganinės chemijos atveju šis atsiskyrimas buvo gana tylus ir ne visiškai užbaigtas. Jis įvyko gana vėlai – tik XX a. pradžioje.
Neorganinės chemijos pradininkas
Be šių ir kitų atradimų, Alfredo Vernerio darbai paveikė daugelį kitų mokslininkų. Ypatingai išskiriame šiuos du:
Abego taisyklė
- Maksimalios teigiamos ir neigiamos valentingumo būsenos skirtumas yra aštuoni.
- Autorius: Richardas Abegas
Oketo taisyklė
- Kiekvienas valentinis apvalkalas siekia turėti aštuonis elektronus.
- Autorius: Gilbertas N. Liuisas
Frydrichas Vilhelmas Ostvaldas, mokslininkas, suformavęs fizikinės chemijos discipliną, ne kartą pripažino, kad chemija nebubo jo tikrasis pašaukimas. Jo paties prisipažinimu (ir akademiniais įrašais), chemijos įvaldymas vaikystėje ar studijų metais nebuvo jo tikslas.
Priešingai, Alfredas Verneris visada žinojo, kad nori studijuoti mokslą. Jo universitetas neturėjo doktorantūros programos, todėl jis persikėlė į Paryžių, į mokyklą, kuri tokią programą turėjo. Karjeros pabaigoje jis grįžo į Šveicariją, kad mokytų naują chemikų kartą.
Neorganinės chemijos studijos
Lietuvoje neorganinės chemijos kaip atskiros disciplinos nuo kitų chemijos rūšių neišskiriame iki universiteto lygmens. Norint specializuotis neorganinėje chemijoje, reikia stoti į magistrantūros programą. Bakalauro studijų metu studentai paprastai mokosi bendrosios chemijos, kuri suteikia pagrindą aukštesnio lygio kursams.
Vidurinėse mokyklose atskirų neorganinės chemijos kursų taip pat nėra. Tačiau chemijos pamokos, ypač ruošiantis brandos egzaminams, apima neorganinės chemijos temas.
Neorganinės chemijos pagrindai vidurinėje mokykloje
Ruošdamiesi brandos egzaminui, mokiniai nagrinėja septynias su neorganine chemija susijusias temas. Pirmoji tema – 1 grupės elementai, šarminiai metalai. Šie metalai sudaro periodinės lentelės kairiausią stulpelį (išskyrus vandenilį). Jų savybės: labai minkšti, mažo tankio ir labai reaktyvūs.
Kita tema – 7 grupės elementai, halogenai. Šie nemetaliniai elementai yra toksiški. Taip pat mokomasi apie tauriąsias dujas: helį, argoną, ksenoną, neoną ir kt.
Įvaldę šiuos pagrindus, mokiniai sužino apie šių metalų reaktyvumą ir jų panaudojimą, taip pat apie jų reagentus.
Mokiniai atlieka eksperimentus ir pristato savo rezultatus. Šie laboratoriniai bandymai yra paprasti, bet būtini norint suprasti mokslą. Eksperimentai apima:
- Liepsnos bandymus: įvairių metalų kaitinimas liepsnoje, stebint spalvos pokyčius.
- Natrio hidroksido bandymus metalų jonų reakcijų su hidroksido jonais stebėjimas.
- Anijonų bandymus: neigiamai įkrautų medžiagų reakcijų su reagentais tyrimas.
- Įprastų dujų bandymus: dujų poveikio įvairiems katalizatoriams stebėjimas ir reakcijų analizė.
Daugeliu atžvilgių neorganinės chemijos mokymasis vidurinėje mokykloje labiau remiasi atmintimi nei praktiniu mokymusi. Brandos egzamino užduotys dažniausiai tikrina, kaip gerai prisimenate bandymų eigą ir rezultatus. Šiame neorganinės chemijos studijų etape problemų sprendimas ir vaizdinis mąstymas atlieka tik nedidelį vaidmenį.
Neorganinė chemija 11–12 klasėse
Ruošdamiesi chemijos brandos egzaminui, 11–12 klasių mokiniai pradeda mokymąsi gilindamiesi į temas, kurios buvo aptartos anksčiau. Jie nuodugniai nagrinėja periodinę elementų lentelę – jos struktūrą, šios struktūros reikšmę ir tai, kodėl elementai yra išdėstyti būtent taip.
Vėliau mokiniai plečia žinias apie metalus ir jų reakcijas, remdamiesi ankstesnėmis pamokomis. Trečiasis mokymosi modulis sustiprina žinias apie 7 grupės elementus (halogenus), pridedant daugiau konteksto ir detalių.
Po pereinamųjų metalų temų pakartojimo mokiniai imasi sudėtingesnių koncepcijų.
Šiame etape mokiniai pradeda matyti ryšius, kurie yra chemijos mokslo pagrindas. Nuoseklus chemijos pagrindų mokymasis padeda tvirtai suprasti pradines sąvokas.
Šių žinių stiprinimas prieš pradedant naujas temas paruošia mokinius sudėtingesnių idėjų suvokimui. Vis dėlto šioje mokymosi stadijoje didelė dalis chemijos įvaldymo remiasi faktų įsiminimu. Tačiau įsiminti yra lengviau, jei iš tiesų suprasti sąvokas.
Chemijos koncepcijos ir jų supratimas
Jei sunku suprasti neorganinės chemijos sąvokas, kelios pamokos su privačiu korepetitoriumi gali labai padėti. Chemijos korepetitoriai padės susisteminti informaciją, kad ją lengviau suprastumėte.
Nesigilindamas į smulkmenas, korepetitorius išryškins svarbiausius chemijos aspektus – žinias, kurios būtinos sėkmingai išlaikyti brandos egzaminus ar universiteto kursus.
Karjera neorganinės chemijos srityje
Neorganinė chemija iš esmės yra sintetinių junginių tyrimas ir kūrimas. Todėl neorganinės chemijos diplomą turintys specialistai gali manyti, kad jų ateitis – tik gamybos darbai. Tačiau jų galimybės kur kas platesnės, nei jie įsivaizduoja.
Tiesą pasakius, šiuo metu vienos paklausiausių karjerų yra susijusios su neorganine chemija.
Maisto pramonė
Pastaruoju metu daug girdime apie cheminius priedus maiste. Tai prieštaringa ir net bauginanti tema, tačiau šie priedai dažnai būtini maisto saugai ir ilgalaikiam laikymui užtikrinti.
Šiuolaikiniame pasaulyje, kai visi skuba, retai turime laiko gaminti maistą iš šviežių produktų. Šiandienos maisto patogumas visiškai priklauso nuo chemijos, o ypač – nuo neorganinės chemijos. Štai du pavyzdžiai:
Natrio bisulfatas
- Molekulinė formulė: NaHSO4
- Rūgštinė druska, naudojama daugelyje maisto produktų ir gėrimų.
- Taip pat vadinama sodos bisulfatu (ir kitais pavadinimais).
Natrio nitratas
- Molekulinė formulė: NaNO3
- Šarminio metalo nitrato druska, naudojama mėsos produktams.
- Taip pat vadinama Čilės salietra.
Šios ir kitos druskos užtikrina, kad maistas ilgiau išliktų tinkamas vartoti. Skonio stiprikliai ir kvapų gerintojai, pavyzdžiui, amonio chloridas, padeda maistui patenkinti mūsų pojūčius.
Būdami neorganinės chemijos specialistqiw didelėje agrochemijos įmonėje, užtikrinsite tinkamą cheminių medžiagų dozę maisto produktams apdoroti. Taip pat atliksite kokybės kontrolės bandymus.
Taip pat galite sutelkti dėmesį į maisto pramonės tyrimus ir plėtrą. Bet kuriuo atveju tikėtina, kad dirbsite komandoje, kurioje bus ir biochemijos specialistų.
Žaliosios technologijos
Šiandienos antraštės skelbia apie „retuosius žemės elementus“ – mineralus, kurių pritaikymas vis plečiasi.
Neorganinės chemijos specialistai turi daug darbo, bandydami suderinti gamybos poreikius ir ieškodami naujų būdų šiems mineralams išgauti bei išvalyti.
Šie mineralai jau naudojami mūsų išmaniuosiuose telefonuose, televizoriuose, kompiuteriuose ir kituose elektroniniuose įrenginiuose. Jie būtini radarams ir karinėms technologijoms. Žalioji revoliucija priklauso nuo jų, gaminant automobilių baterijas, vėjo turbinas ir kitus įrenginius.
Lustų kovos
Kai antraštės nekalba apie retuosius žemės elementus, pirmenybė teikiama kompiuteriniams lustams ir puslaidininkiams. Lenktynės kuriant mažesnius, galingesnius ir efektyvesnius lustus vyksta visu tempu. Be to, siekiama tobulinti ir didinti gamybą.
Neorganinės chemijos specialistai dirba dvigubai intensyviau, ieškodami naujoviškų gamybos būdų. Jie kuria naujus metodus retiesiems žemės elementams valyti, rafinuoti ir derinti, kad būtų išnaudotas maksimalus jų potencialas.
Žinoma, darbas bendrojoje chemijos gamyboje išlieka galimybe. Chemijos pramonės įmonės nuolat ieško naujų talentų. Tarp tokių įmonių Lietuvoje ir pasaulyje galime išskirti:
- BASF
- Dow Chemical
- Unilever
- Dupont
- Mitsubishi Chemical
- LG Chem
- Formosa Plastics
- Ineos
- Linde
Kad ir kokį karjeros kelią pasirinktum, dabar žinai, kad turi kur kas daugiau galimybių, nei manei. Kur kas platesnį pasirinkimą nei, tarkime, tie, kurie įgijo analitinės chemijos diplomą.
Ar jums patiko šis straipsnis? Pasižymėkite!
Loading...
