• بازدید : 31 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۱۲صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

واكنش‌هاي شيميايي: 
واكنش‌هاي شيميايي كه در آن از يك الكترود الكترون گرفته شود يا به يك الكترود الكترون داده شود با به عبارت ديگر:
واكنش‌هاي معادله الكترون كه در آنها جزئي به نام الكترود نقش دهنده يا گيرنده الكترون را ايفا مي‌كند.
الكترود: جز رسانا: 
مانند فلزات، گرافيت يا فلزاتي كه روي آنها نمك‌هاي رسانا قرار گرفته‌اند.
الكترود در نقش دهنده الكترون به ماده   كاتد   واكنش انجام يافته: احيا كاهش يا واكنش كاتدي
الكترود در نقش گيرنده الكترون از ماده   آند   واكنش انجام يافته: اكسيداسيون، اكسايش يا واكنش آندي
 
علامت الكترودها:
 آند قطب منفي است چون نتيجه انجام واكنش‌هاي آندي خارج شدن بار منفي از الكترود به بيرون است يا بعبارتي انباشته از بار منفي است.
كاتد قطب مثبت است چون محل ورود الكترونها مي‌باشد و داراي كمبود الكترون است.
انواع واكنش‌هاي كاتدي و آندي:
احياء انواع ماده در كاتد:
  كاتيون
  آنيون
  مولكول
  گاز
  رسوب
انواع واكنش‌هاي آندي:
  كاتيون
  آنيون
  مولكول
  گاز
   رسوب
نكته: محل انجام واكنش‌هاي الكتروشيميايي: سطح مشترك يا سطح تماس الكترود و محلول:
 Inter face on
ولي محل انجام واكنش مبادله الكترون در بطن محلول انجام مي‌گيرد:
  Interphase
فرضاً اگر يك ماده بخواهد به الكترود كاتد الكترون دهد بايد خود را به سطح مشترك برساند و يا اگر ماده‌اي بخواهد از آند الكترون بگيرد بايد خود را به سطح مشترك يا سطح الكترود برساند و نيز از آن دور شود.
جايگاه واكنش‌هاي الكتروشيميايي: 
پيلها هستند البته پيلها در حالت كاركرد. هر پيل تشكيل شده است از دو نيمه پيل: نيم پيل كاتدي (محل انجام واكنش احيا) و نيم پيل آندي (محل انجام واكنش اكسيد).
ساختمان هر نيم پيل: 
يك عنصر هادي بنام الكترود در تماس با يك الكتروليت.
الكتروليتي كه در اطراف آند قرار دارد آنوليت نام دارد.
الكتروليتي كه در اطراف كاتد قرار دارد كاتوليت نام دارد.
نحوه ارتباط دو نيم پيل با يكديگر در يك پيل:
۱- ارتباط خارجي   توسط يك مدار هادي كه خود بصورتهاي مختلف است.
يك سيم فلزي
يك دستگاه اندازه‌گيري جريان يا متر
يك منبع جريان خارجي

۲- ارتباط دروني 
ارتباط دو الكتروليت با هم   آنوليت و كاتوليت از يك جنس مي‌باشند. آنوليت و كاتوليت از يك جنس نيستند.
ارتباط بين الكترود و محلول در سطح مشترك و انجام واكنش‌هاي اكسيداسيون و احياء.
ارتباط بين الكتروليت و الكترود، با جابجايي يونها، تحت تاثير ميدان الكتريكي   مهاجرت
اگر آنالويت و كاتوليت از يك جنس نباشند دو حالت دارد:
۱- يا اجازه مخلوط شدن به آنها ندهيم: استفاده از ديواره متخلخل كه معمولا از سفال، يا چيني بدون لعاب و يا شيشه گداخته ساخته مي شوند.
 
۲- استفاده از پل نمكي: لولة U شكل از شيشه پوشيده از محلول غليظ الكترود قوي بي‌اثر.
 
تذكر: در جريان مهاجرت كاتيون بسمت كاتد و آنيون بسمت آند مي‌آيد و كاتيون از آند و كاتيون از كاتد دور مي‌شود.
 
عبور جريان از درون پل نمكي نفوذ يكسان   و   بترتيب به خانه آندي و كاتدي.
راه هاي عبور جريان از درون پيل به ترتيب زير مي باشد:
الف) در سطح تماس الكترود و محلول بصورت واكنش الكتروشيميايي
ب) بين الكترود و پل نمكي در درون محلول به صورت مهاجرت يوني.
ج) در درون پل نمكي به صورت مهاجرت و نفوذ يونها در دو خانه آندي و كاتدي.
پيل دانيال:
پيلي كه در آن پل نمكي وجود داشته باشد،
واكنش‌ در سطح تماس الكترود و محلول:
كاتد :  
آند:  
شكل****
بعد از مدتي محلول آبي رنگ سولفات مس بي رنگ مي‌شود.
باطري سربي (Lead cell)
بدنه الكترود از آلياژ سرب و آلتيوان، ولي محل اصلي آند از سرب و محل اصلي كاتد در اكسيد سرب است.
واكنش در سطح تماس كاتد و الكتروليت.
 
شكل*********
واكنش در سطح تماس آند و الكتروليت:
 
عبور جريان از  درون محلول بين آند و كاتد: مهاجرت كاتد   آند
انواع پيل‌ها
۱٫ پيل‌هاي  گالوانيك يا ولتائيك: 
براي انجام واكشن الكتروشيميايي در سطوح الكترودها نيازي به نيروي الكتريكي خارجي ندارد (پيل‌هاي خود به خودي) مانند باطري ماشين، پيل خشك، پيل دانيل.
ويژگي اين پيل‌ها:
پتانسيل كاتدي < پتانسيل آندي 
نيروي الكتروموتوري = پتانسيل پيل هميشه مثبت است. پس اختلاف پتانسيل كاتد و آند هميشه از صفر بزرگتر است.
۲٫ پيل‌هاي الكتروليزي:
نيازمند انرژي الكتريكي خارجي براي كار كردن (مانند آبكاري فلزات)
ويژگي‌هاي اين پيل‌ها: 
پتانسيل كاتد > پتانسيل آند (كمبود انرژي دارد)
پتانسيل پيل منفي است
امكان بكارگيري پيل‌هاي گالوانيك به صورت الكتروليزي  شارژ باطري‌ها.
امكان بكارگيري پيل‌هاي الكتروليزي به صورت گالوانيك وجود ندارد.
كاركرد باطري سربي به صورت  گالوانيك.
كاتد:
احياء:  
آند:
اكسيداسيون:  
كاركرد باطري سربي به صورت پيل الكتروليزي در جريان شارژ باطري
كاتد: (آند پيل گالوانيك در نقش كاتد كار مي‌كند)
احيا: PbO2 + 2e- + 2H+ • Pb + H2SO4
آند: (كاتد پيل گالوانيك در نقش آند كار مي‌كند)
اكسيداسيون: PbSO4 + 2H2O • PbO2 + H2SO4 + 2H+ + 2e-
پيل‌هاي برگشت‌هاي پذير و برگشت ناپذير:
پيل برگشت‌پذير: پيلي كه واكنش آن در حالت الكتروليز عكس و واكنش آن در حالت گاز گالوانيك است، مانند تمام پيل‌هاي قابل شارژ.
پيل برگشت ناپذير: پيلي كه واكنش آن در حالت الكتروليز عكس و واكنش آن در حالت گاز گالوانيك نباشد.
نحوه نمايش پيل‌ها 
الف) نمايش نمايش الكترود با سمبل عنصر مربوطه: Pt, A, Ca, P, Au
ب) نمايش الكتروليت با فرمول شيميايي، حالت شيميايي و غلظت آن: (۱۰M) H2So4 ا (Sat’d) يا (۱M)KCl، (Sat’d) Hg2Cl2
ج) پتانسيل مرز: با يك خط عمود نشان داده مي‌شود.
هر جا تمايل وجود داشته باشد و جلوي آن گرفته شود، پتانسيل وجود خواهد داشت. وجود ديواره متخلخل بين دو نيم پيل در الكتروليت: با يك خط؛ پل نمكي: با دو خط
 
معمولاً كاتد را در سمت راست و آند را در سمت چپ مي‌نويسند.
مثال: باطري سربي:
Pb|H2So4(am)|PbO2
پيل دانيال: پيل گالوانيك دانيال
Zn|Zn(SO4)(am)|CuSO4(am)|Cu
پيل الكتروليزي دانيال
Cu|CuSO4(am)|Zn(SO4)(am)|Zn
پيل استاندارد هيدروژن
Pt, H2(P=1)|HCl (a=1M)||AgNO3(—)|Ag
پل نمكي بايد باشد چون در غير اينصورت رسوب مي‌كند.
نيروي الكتروموتوري پيل‌ها
نيروي الكترومونوري بنا به قرارداد: emf=E=Ecathod-Eanod بنابراين اگر پتانسيل كاتد < پتانسيل آند 
emf تجربي از رابطه بالا دارد.
  • بازدید : 62 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۸صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

کلمه «اسید» (به انگلیسی:acid) از واژه لاتین acidus به معنای «ترش مزه» آمده‌است. تعاریف گوناگونی برای اسید و باز وجود دارد، از جمله تعاریف آرنیوس، لوری-برونستد و لوییس.
تعریف قدیمی
اسیدها موادی ترش مزه اند خاصیت خورندگی دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و بازها را خنثی می کنند.
بازها موادی با مزهٔ گس-تلخ اند حالتی لزج دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و اسیدها را خنثی می کنند.
لی بیگ: اسیدها موادی اند که در ساختار خود هیدروژن یا هیدروژن هایی دارند که در واکنش با فلزها توسط یون های فلز جایگزین می شوند.
آرنیوس: اسیدها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون +H آزاد می کنند. بازها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون -OH آزاد می کنند.این تعریف فقط به موادی محدود می‌شود که در آب قابل حل باشند. حدود سال ۱۸۰۰، شیمی دانان فرانسوی از جمله آنتوان لاووازیه، تصور می کرد که تمام اسیدها دارای اکسیژن هستند

لوری-برونستد: اسید گونه ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می دهد و باز گونه ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می پذیرد. لوری و برونستد این تعریف را بیان کردند، که از آن بر خلاف تعریف آرنیوس می‌توان در محیط غیر آبی هم استفاده کرد.

لوییس: اسیدها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی پیوند داتیو می پذیرند. بازها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی پیوند داتیو می دهند.تعریف لوییس را با نظریه اوربیتال مولکولی هم می‌توان بیان کرد. به طور کلی، اسید می‌تواند یک جفت الکترون از بالاترین اوربیتال خالی در پایین اوربیتال خالی خود دریافت کند. این نظر را گیلبرت ن. لوییس مطرح کرد. با وجود این که این تعریف گسترده ترین تعریف است، تعریف لوری-برونستد کاربرد بیشتری دارد. با استفاده از این تعریف می‌توان میزان قدرت یک اسید را هم مشخص نمود. از این مفهوم در شیمی آلی هم استفاده می‌شود (مثلاً در کربوکسیلیک اسید).

خنثی شدن

خنثی شدن واکنش میان مقادیر برابری اسید و باز است و به تولید نمک و آب می‌انجامد. برای مثال هیدروکلریک اسید و سدیم هیدروکسید، آب و سدیم کلرید را می‌دهند . 

فرمیک اسید

اسید فرمیک (جوهر مورچه) یا متانوئیک اسید، ساده‌ترین عضو گروه کربوکسیلیک اسیدها است. فرمول شیمیایی آن HCOOH بوده و در طبیعت در نیش حشراتی مانند مورچه و زنبور یافت می‌شود. همچنین ترکیب عمده، ماده گزش‌زا در برگ گزنه‌است. ریشه لغوی فرمیک اسید از نام لاتینی مورچه (Formica) گرفته شده‌است. زیرا این ترکیب اولین بار از تقطیر تخریبی مورچه بدست آمد.

تاریخچه

در سده ۱۵ شیمیدانها و دانشمندان علوم طبیعی می‌دانستند که از تجمع مورچه‌ها بخارهای اسیدی متصاعد می‌شود. اولین بار جان ری طبیعت شناس انگلیسی در سال ۱۶۷۱ این اسید را از تقطیر توده‌ای از مورچه‌های مرده، جدا کرد. اما سنتز شیمیایی آن اولین بار توسط شیمیدان فرانسوی ژوزف گیلوساک از اسید هیدروسیانیک انجام گرفت. در سال ۱۸۵۵ شیمیدان فرانسوی دیگری به نام Marcellin berthelot اسید فرمیک را با استفاده از مونواکسید کربن سنتز کرد، شبیه روشی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خواص عمومی اسید

اسید فرمیک به خوبی با آب و بیشتر حلالهای آلی قطبی مخلوط می‌شود. در هیدروکربنها هم تا حدی حل می‌شود. اسید فرمیک در فاز گازی و در هیدروکرینها به صورت دیمرهایی است که با پیوند هیدروژنی به هم متصل شده‌اند. در فاز گازی پیوند هیدروژنی میان مولکولهای اسید فرمیک باعث انحراف از قانون گازهای ایده‌آل می‌شود. اسید فرمیک در حالت مایع و جامد شامل شبکه‌ای نامحدود از مولکولهایی است که با پیوند هیدروژنی به هم متصل هستند. بیشتر خواص اسید فرمیک همانند خواص سایر اسیدهای کربوکسیلیک می‌باشد اما آن نمی‌تواند آسیل کلرید ایجاد کند.

در صورت تشکیل هریک ازاین ترکیبات، تجزیه شده و مونواکسید کربن ایجاد می‌کنند. حرارت دادن اسید فرمیک باعث تجزیه آن بر Co می‌شود. اسید فرمیک به آسانی احیاء شده و به فرمالدئید تبدیل می‌شود. اسید فرمیک تنها کربوکسیلیک اسیدی است که توانایی شرکت در واکنشهای افزایشی به همراه آلکنها را دارد. اسید فرمیک و آلکنها به آسانی باهم واکنش داده و استرهای فرمات ایجاد می‌کنند. اسید فرمیک در حضور اسید سولفوریک و هیدروفلوئوریک اسید، در واکنش کخ شرکت کرده و اسیدهای کربوکسیلیک بزرگ‌تر ایجاد می‌کند.

روش تولید

در صنعت تولید ترکیبات شیمیایی، فرمیک اسید به مدت طولانی به عنوان ترکیبی که بهره وری کمتری را داراست، تلقی می‌شد. قسمت عمده اسید فرمیک به عنوان محصول فرعی در تولید سایر ترکیبات شیمایی، بویژه اسید استیک تولید می‌شود. اما با روند رو به رشد استفاده آن در مواد نگهدارنده و آنتی باکتریال در غذای دام، امروزه در صنعت به این منظور تولید می‌شود.

وقتی متانول و مونواکسید کربن در حضور یک باز قوی مانند منواکسید سدیم باهم واکنش می‌دهند، مشتقی از اسید فرمیک به نام متیل فرمات تولید می‌شود. این واکنش در فاز مایع در دمای درجه سانتیگراد و فشار ۴۰atm انجام می‌شود. از آبکافت (هیدرولیز) متیل فرمات، اسید فرمیک ایجاد می‌شود.

کاربرد ویژه

اسید فرمیک بیشتر به عنوان نگهدارنده (جلوگیری از فاسد شدن) و آنتی باکتریال در غذای دام استفاده می‌شود. پاشیدن مقداری از آن روی علف تازه خشک شده از فساد و پوسیدگی آن جلوگیری کرده و مواد مغذی آن را تا حد بالایی حفظ می‌کند. برای جلوگیری از فساد غذای زمستانی دامها در مجتمعهای بزرگ دامداری از این ماده استفاده می‌شود.

اسید فرمیک در مرغداریها برای از بین بردن باکتری سالمونلا به غذای مرغها اضافه می‌شود. این ترکیب همچنین به مقدار ناچیز در صنعت نساجی و دباغی استفاده می‌شود. برخی از مشتقات آن مانند استرهای فرمات در صنعت خوشبوکننده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ایمنی بیشترین خطر فرمیک اسید در تماس پوست یا چشم با مایع یا بخار غلیظ آن است. تماس پوست با مایع یا بخار آن باعث سوختگی شیمیایی و در صورت تماس با چشم ممکن است باعث ایجاد آسیبهای دائمی در چشم شود. تنفس بخار آن موجب تحریک و سوزش دستگاه نفسی می‌شود. از آنجا که ممکن است مقادیری CO در بخار اسید فرمیک موجود باشد باید در نگهداری، حمل و نقل و استفاده از آن نکات ایمنی کاملاً رعایت شود.

سازمان غذا و داروی آمریکا مقدار مجاز، بخار اسید فرمیک در هوای محیط کار را ۵ppm اعلام کرده‌است. اسید فرمیک به آسانی متابولیزه شده و از بدن دفع می‌شود. اما با این همه قرار گرفتن مداوم در معرض آن باعث ایجاد عوارض مزمن مثل ایجاد حساسیتهای پوستی می‌شود. آزمایش روی حیوانات آزمایشگاهی نشان می‌دهد که قرار گرفتن طولانی در معرض اسید فرمیک باعث ایجاد جهش ژنی و آسیبهای کلیوی و کبدی می‌شود.

هتروپلی اسیدها

فعالیت هتروپلی اسیدها ۱۰۰۰ – ۱۰ مرتبه بیشتر از H۲SO۴ است بنابراین واکنشهای کاتالیتیکی توسط هتروپلی اسیدها در غلظت کمتر کاتالیزور و دمای پایین صورت می گیرد .

هتروپلی اسیدها بصورت کاتالیزورهای اسیدی،اسیدهای برونشتد بسیار قوی هستند و رنج گسترده ای از واکنش ها را در شرایط هموژن و هتروژن کاتالیز می نمایند [۱-۳]. 

باتوجه به تهیه آسان کاتالیزورهای جامد هتروپلی اسید و ارزان بودن آنها و همچنین به دلیل داشتن ویژگیهایی از قبیل غیر خورنده بودن ، قدرت اسیدی و ردوکس بالا ، سوپر اسیدی بودن ، پایداری هیدرولیتیکی و گرمایی بالا و غیر سمی بودن می توان از آنها در صنایع داروسازی و شیمیایی مختلف از قبیل صنایع صابون سازی ، لوازم آرایشی ، بهداشتی ، رنگها،صنایع الکترونیک و هر جایی که نیاز به اسیدهای معدنی مایع غیر خورنده باشد ، استفاده کرد. 

واکنشهای استریفیکاسیون یکی از مهمترین واکنش ها در سنتزهای شیمی آلی می باشند و معمولاً با استفاده از اسیدهای معدنی قوی مثل سولفوریک ا سید، فلوئوریک اسید ،فسفریک اسید ، کلریک اسید و …… کاتالیز می شوند. 

هشدارهای جدی در رابطه با مضرات این دسته از کاتالیزورها موجب انجام تحقیقات اساسی برای یافتن تکنولوژیهای مناسب تر در جهت استفاده از کاتالیزورهای اسیدی و سازگار با محیط زیست ، غیر سمی و غیر خورنده شده است . 

استرهای آلیفاتیک در سنتز داروها ، مواد جلوگیری کننده از فساد مواد غذایی ، پلاستیک سازها ، حلال ها ،چربی ها ، روغن ها و عطر ها و لوازم آرایشی كاربرد های فراوانی پیدا نموده اند. 

نتایج حاصل از بررسیهای انجام شده در literature و اینترنت نشان می دهند که واکنشهای استریفیکاسیون، اسید – کاتالیز هستند . 

نوع کاتالیزور استفاده شده نقش بسیار اساسی در راندمان و زمان واکنش دارد و تحقیقات برای یافتن کاتالیزورهای سوپر اسید جامد و سازگار با محیط زیست مناسب از نظر اقتصادی و با کارایی و راندمان بیشتر به شدت ادامه دارد . 

  • بازدید : 69 views
  • بدون نظر
این فایل در ۱۲صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

شيمي را مي‌توان به صورت علمي که با توصيف ويژگيها ، ترکيب و تبديلات ماده سروکار دارد، تعريف کرد. اما اين تعريف ، نارساست. اين تعريف ، بيانگر روح شيمي نيست. شيمي همچون ديگر علوم ، سازماني زنده و در حال رشد است، نه انباره‌اي از اطلاعات. علم ، خاصيت تکوين خودبخود دارد. ماهيت هر مفهوم تازه آن ، خود محرک مشاهده و آزمايشي جديد است که به بهبود بيش از پيش آن مفهوم و سرانجام به توسعه ديگر مفاهيم مي‌انجامد.
از آنجا که زمينه‌هاي علمي همپوشاني دارند، مرز متمايزي ميان آنها نمي‌توان يافت و در نتيجه مفاهيم و روشهاي علمي کاربرد همگاني پيدا مي‌کنند. در پرتو اين گونه رشد علمي ، ديگر تعجبي ندارد که يک پژوهش علمي معيقلمرو شيمي مفهومي متعارف 
علم شيمي با ترکيب و ساختار مواد و نيروهايي که اين ساختارها را بر پا نگه داشته است، سروکار دارد. خواص فيزيکي مواد از اين رو مورد مطالعه قرار مي‌گيرند که سرنخي از مشخصات ساختاري آنها را بدست مي‌دهند و به عنوان مبنايي براي تعيين هويت و طبقه‌بندي بکار مي‌روند و کاربردهاي ممکن هر ماده بخصوص را مشخص مي‌کنند. اما واکنشهاي شيميايي ، کانون علم شيمي هستند. توجه علم شيمي به هر گوشه قابل تصوري از اين تغيير و تبديلها کشيده مي‌شود و شامل ملاحظاتي است از اين قبيل:

شرح تفصيلي درباره چگونگي واکنشهاي و سرعت پيشرفت آنها
شرايط لازم براي فراهم کردن تغييرات مطلوب و جلوگيري از تغييرات نامطلوب
تغييرات انرژي که با واکنشهاي شيميايي همراه است.
سنتز موادي که در طبيعت صورت مي‌گيرد.
سنتز موادي که مشابه طبيعي ندارند.
روابط کمّي جرمي بين مواد در تغييرات شيميايي. 
ن ، بارها از مرزهاي مصنوعپيدايش شيمي جديد 
شيمي جديد که در اواخر سده هيجدهم ظاهر شده است، طي صدها سال ، توسعه يافته است. داستان توسعه شيمي را تقريبا به پنج دوره مي‌توان تقسيم کرد: 
فنون عملي 
اين فنون تا ۶۰۰ سال قبل از ميلاد مسيح رايج بوده است. توليد فلز از کانه‌ها ، سفالگري ، تخمير ، پخت و پز ، تهيه رنگ و دارو فنوني باستاني است. شواهد باستان شناسي ثابت مي‌کند که ساکنان مصر باستان و بين‌النهرين در اين حرفه‌ها مهارت داشته‌اند. ولي چگونه و چه وقت اين حرفه‌ها براي نخستين بار پيدا شده‌اند، معلوم نيست.

در اين دوره ، فنون مذکور که در واقع فرايندهاي شيميايي هستند، توسعه بسيار يافته‌اند. اما اين توسعه و پيشرفت ، تجربي بوده است، بدين معني که مبناي آن تنها تجربه عملي بوده، بدون آنکه تکيه گاهي بر اصول شيميايي داشته باشد. فلزکاران مصري مي‌دانستند که چگونه از گرم کردن کانه مالاشيت با زغال ، مس بدست آورند، ولي نمي‌دانستند و در صدد دانستن آن هم نبودند که چرا اين فرايند موثر واقع مي‌شود و آنچه در آتش صورت مي‌گيرد، واقعا چيست؟ 
نظريه‌هاي يوناني 
اين نظريه‌ها از ۶۰۰ تا ۳۰۰ سال قبل از ميلاد عنوان شدند. جنبه فلسفي يا جنبه نظري شيمي حدود ۶۰۰ سال قبل از ميلاد در يونان باستان آغاز شد. اساس علم يوناني ، جستجوي اصولي بود که از طريق آن ادراکي از طبيعت حاصل شود. دو نظريه يوناني در سده‌هاي واپسين اهميت فراوان يافت:

اين مفهوم که تمام مواد موجود در زمين ، ترکيبي از چهار عنصر (خاک ، باد ، آتش و آب) است، به نسبتهاي گوناگون ، از انديشه‌هاي فيلسوفان يوناني اين دوره نشات يافته است.
اين نظريه که ماده از آحاد مجزا و جدا از همي به نام اتم ترکيب يافته است، بوسيله لوسيپوس پيشنهاد شد و دموکرتيس آن را در سده پنجم ق.م. توسعه داد.

نظريه افلاطون اين بود که اتمهاي يک عنصر از لحاظ شکل با اتمهاي عنصر ديگر تفاوت دارد. علاوه بر اين ، او باور داشت که اتم‌هاي يک عنصر مي‌توانند با تغيير شکل به اتمهايي از نوع ديگر تغيير يابند يا استحاله پيدا کنند. مفهوم استحاله در نظريه‌هاي ارسطو نيز منعکس است.

ارسطو (که به وجود اتمها معتقد نبود) مي‌گفت که عناصر و بنابراين تمام مواد از ماده اوليه يکساني ترکيب يافته‌اند و تفاوت آنها فقط از لحاظ صورتهايي است که اين ماده اوليه به خود مي‌گيرد. به نظر ارسطو ، صورت ماده نه تنها شکل ، بلکه کيفيتها (از لحاظ رنگ ، سختي و غيره) را نيز دربر مي‌گيرد و همين صورت است که ماده‌اي را از ماده ديگر متمايز مي‌کند. او مي‌گفت که تغيير صورت پيوسته در طبيعت صورت مي‌گيرد و تمام اشياي مادي (جاندار و بي جان) از صورتهاي نابالغ به صورتهاي بالغ رشد و تکامل مي‌يابند.

در سراسر قرون وسطي باور اين بود که کاني‌ها رشد مي‌کنند و هرگاه کانيها از معادن استخراج شوند، معادن بار ديگر از کانيها پر مي‌شوند. 
کيمياگري 
کيمياگري از ۳۰۰ سال قبل از ميلاد تا حدود ۱۶۵۰ ميلادي رايج بود. سنت فلسفي يونان باستان و تجارت صنعتگران مصر باستان در شهري که بوسيله اسکندر کبير در ۳۳۱ ق.م. بنا شد يعني اسکندريه مصر ، با هم جمع شدند و حاصل آميزش آنها ، کيمياگري بود. کيمياگران اوليه براي ابداع نظريه‌هايي درباره ماهيت ماده از روشهاي مصري براي بکارگيري مواد استفاده مي‌کردند.

کيمياگران باور داشتند که يک فلز مي‌تواند با تغيير کيفيات (بويژه رنگ آن) تغيير پذيرد و چنين تغييراتي در طبيعت صورت مي‌گيرد. فلزات مي‌کوشند تا همچون طلا کامل شوند. همچنين آنها باور داشتند که اين گونه تغييرات ممکن است بوسيله مقدار بسيار اندکي از يک عامل استحاله کننده قوي (که بعدا سنگ فيلسوفان ناميده شد) ايجاد شود.

در سده هفتم ميلادي ، مسلمانان مراکز تمدن هلني (از جمله مصر در ۶۴۰ ميلادي) را تسخير کردند و کيمياگري بدست آنها افتاد. در سده‌هاي دوازدهم و سيزدهم ، کيمياگري به تدريج به اروپا راه يافت و آثار عربي به لاتين برگردانده شد. کيمياگري تا سده هفدهم دوام يافت. در اين زمان نظريه‌ها و نگرشهاي کيمياگران بتدريج زير سوال قرار مي‌گرفت.

کار رابرت بويل که اثر معروف خود به نام شيميدان شکاک را در ۱۶۶۱ منتشر کرد، در اين باره ارزشمند است. گرچه بويل باور داشت که استحاله فلزات پست به طلا امکان‌پذير است، ولي او انديشه کيمياگري را مورد انتقاد شديد قرار داد. بويل باور داشت که نظريه شيميايي بايد حاصل شواهد تجربي باشد. 
فلوژيستون 
اين نظريه از ۱۶۵۰ تا ۱۷۹۰ ميلادي رواج داشت. تقريبا در سراسر سده هجدهم ، نظريه فلوژيستون نظريه‌اي مسلط در شيمي بود. اين نظريه که بعدها معلوم شد نظريه‌اي نادرست است، در اصل کار “گئورک ارنست اشتال” بود. فلوژيستون «اصل آتش» ، جز تشکيل دهنده ماده‌اي دانسته مي‌شد که متحمل سوختن مي‌شود. چنين پنداشته مي‌شد که يک جسم بر اثر سوختن ، فلوژيستون خود را از دست مي‌دهد و به صورت ساده‌تري کاهيده مي‌شود. باور اين بود که نقش هوا در عمل سوختن ، انتقال فلوژيستون آزاد شده است.

بنا به نظريه فلوژيستون چوب در اثر سوختن به خاکستر و فلوژيستون (که بوسيله هوا جدا مي‌شود)تبديل مي‌گردد. طبق نظريه فلوژيستون ، چوب ، ماده مرکبي است که از خاکستر و فلوژيستون ترکيب يافته است. همچنين در مورد عمل تکليس ، اين نظريه عنوان مي‌دارد که فلز ، ماده مرکبي است که از يک کالکس و فلوژستيون ترکيب يافته است.

در نظريه فلوژيستون ، ذاتا” مشکلي است که هرگز توضيح کافي درباره آن داده نشد. وقتي چوب مي‌سوزد، فرض بر اين است که فلوژيستون از دست مي‌دهد و نتيجه آن خاکستري است که وزن آن کمتر از قطعه چوب اصلي است. اما در عمل تکليس ، از دست رفتن فلوژيستون با افزايش وزن همراه است، چون کالکس يا اکسيد فلزي ، وزنش بيشتر از فلز اصلي است. طرفداران نظريه فلوژيستون اين مشکل را تشخيص داده بودند، ليکن تقريبا در سراسر سده هيجدهم ، اهميت توزين و اندازه گيري دانسته نشد. ي شيمي جديد 
کار آنتوان لاوازيه در اواخر سده هيجدهم را معمولا آغاز شيمي جديد مي‌دانند. “لاوازيه” ،‌ با تعمق کافي ، دست‌اندرکار براندازي نظريه فلوژيستون شد و انقلابي در شيمي پديد آورد. او که ترازوي شيميايي بسيار استفاده مي‌کرد، با تکيه بر نتايج آزمايشهاي کمي ، به توضيح تعدادي از پديده‌هاي شيميايي دست يافت.

قانون پايستاري جرم مي‌گويد که در جريان يک واکنش شيميايي تغيير محسوسي در جرم صورت نمي‌گيرد. به گفته ديگر ، جرم کل تمام موادي که در واکنش شيميايي وارد مي‌شوند، برابر جرم تمام محصولات واکنش است. اين قانون ، توسط لاوازيه به وضوح بيان شد. براي لاوازيه نظريه فلوژيستون امري ناممکن بود.

اقداماتي که دانشمندان از سالهاي ۱۹۷۰ به بعد به عمل آورده‌اند، با استفاده از کتاب لاوازيه با عنوان « رساله‌اي مقدماتي درباره شيمي» که در سال ۱۷۸۹ منتشر شد، بيان شده است. آنچه در دو سده پس از لاوازيه درباره شيمي دانسته شده، بسيار بيشتر از بيست سده پيش از اوست. علم شيمي از آن زمان به بعد ، تدريجا در پنج شاخه اصلي بسط يافت. (البته اين تقسيمات اختياري است و به طبقه بندي آنها انتقادهايي وارد است.) 
طبقه‌بندي شيمي 
شيمي آلي : شيمي ترکيبات کربن است.
شيمي معدني : شيمي تمامي عناصر به جز کربن. البته بعضي از ترکيبات ساده کربن مانند کربناتها و  بطور سنتي در زمره ترکيبات معدني طبقه بندي مي‌شوند، زيرا از منابع معدني بدست مي‌آيند.
شيمي تجزيه : تشخيص اجزاي تشکيل دهنده مواد ، هم از لحاظ کيفي و هم از لحاظ کمي.
شيمي فيزيک : مطالعه اصول فيزيکي که زمينه درک ساختار ماده و تبديلات شيميايي است.
زيست شيمي : شيمي سيستمهاي زنده اعم از گياهي و حيواني
و پرداخته ذهن بشر بگذرد.
شيمي آلي 
تاريخچه 
واژه غلط انداز ” آلي ” باقيمانده از روزگاري است که ترکيبهاي شيميايي را ، بسته به اين که از چه محلي منشاء گرفته باشند، به دو طبقه غير آلي و آلي تقسيم مي‌کردند. ترکيبهاي غير آلي ، ترکيبهايي بودند که از مواد معدني بدست مي‌آمدند. ترکيبات آلي ، ترکيبهايي بودند که از منابع گياهي يا حيواني ، يعني از مواد توليد شده به وسيله ارگانيسمهاي زنده بدست مي‌آمدند.

در حقيقت تا حدود سال ۱۹۵۰، بسياري از شيميدانها تصور مي‌کردند که ترکيبات آلي بايد در ارگانيسم هاي زنده بوجود آيند و در نتيجه ، هرگز نمي‌توان آنها را از مواد غير آلي تهيه کرد. ترکيبهايي که از منابع آلي بدست مي آمدند، يک چيز مشترک داشتند: همه آنها داراي عنصر کربن بودند. حتي بعد از آن که روشن شد اين ترکيبها الزاما نبايد از منابع زنده به دست آيند، بلکه مي‌توان آنها را در آزمايشگاه نيز تهيه کرد.

بهتر آن ديدند که براي توصيف آنها و ترکيبهايي مانند آنها ، همچنان از واژه آلي استفاده کنند. تقسيم ترکيبها به غير آلي و آلي تا به امروز همچنان محفوظ مانده است. 

منابع مواد آلي 
امروزه گرچه هنوز مناسب‌تر است که بعضي از ترکيبهاي کربن را از منابع گياهي و حيواني استخراج کنند، ولي بيشتر آنها را مي‌سازند. اين ترکيبها را گاهي از اجسام غير آلي مانند کربناتها و سيانيدها مي‌سازند، ولي اغلب آنها را از ساير ترکيبهاي آلي بدست مي‌آورند. دو منبع بزرگ مواد آلي وجود دارد که ترکيبهاي آلي ساده از آن بدست مي‌آيند: 
نفت و زغال سنگ؛ (هر دو منبع به معني قديمي خود ، آلي‌اند، زيرا فرآورده هاي تجزيه و فساد گياهان و جانوران به شمار مي آيند).

اين ترکيبهاي ساده بعنوان مواد ساختماني اوليه مورد استفاده قرار مي‌گيرند و با کمک آنها مي‌توان ترکيبهايي بزرگتر و پيچيده‌تر را تهيه کرد. با نفت و زغال سنگ بعنوان سوختهاي فسيلي ، باقيمانده از هزاران سال و تجديد نشدني ، آشنا هستيم. اين منابع ، بويژه نفت ، بمنظور تامين نيازهاي پيوسته رو به افزايش ما به انرژي ، با سرعتي نگران‌کننده مصرف مي‌شوند.

امروزه ، کمتر از ده درصد نفت مصرفي در تهيه مواد شيميايي ، بکار گرفته مي‌شود. بيشتر آن براي تامين انرژي بسادگي سوزانده مي‌شود. خوشبختانه ، منابع ديگر انرژي ، مانند خورشيدي ، زمين گرمايي ، باد ، امواج ، جزر و مد ، انرژي هسته‌اي نيز وجود دارد. 
زيست توده 
چگونه و در کجا مي‌توانيم منبع ديگري از مواد اوليه آلي پيدا کنيم؛ بي شک بايد به جايي روي آوريم که مبدا اوليه سوختهاي فسيلي است، يعني زيست توده biomass ، ولي اين بار بطور مستقيم و بدون دخالت هزاران سال. زيست توده ، تجديد شدني است، براحتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد و مي‌تواند تا موقعي که بر روي اين سياره زندگي مي‌کنيم، تداوم داشته باشد.

در ضمن عقيده بر اين است که نفت خيلي گرانبهاتر از آن است که سوزانده شود. 
ويژگي ترکيبات کربن 
براستي چه ويژگي خاصي در ترکيبهاي کربن وجود دارد که لازم است آنها را از ترکيبهاي يکصد و چند عنصر ديگر جدول تناوبي جدا کنيم؟ دست کم ، بخشي از پاسخ چنين است: ترکيبهاي بسيار زيادي از کربن وجود دارد و مولکول آنها مي‌تواند بسيار بزرگ و بسيار پيچيده باشد. شمار ترکيبهاي کربن‌دار ، چندين برابر ترکيبهايي است که کربن ندارند. اين ترکيبهاي آلي را به خانواده هايي تقسيم مي‌کنند که معمولا در ترکيبهاي غيرآلي ، همانندي برايشان وجود ندارد.

بعضي از مولکولهاي شناخته شده آلي ، هزاران اتم دارند و آرايش اتمها در مولکولهاي نسبتا کوچک ممکن است بسيار پيچيده باشد. يکي از دشواريهاي اساسي شيمي آلي ، يافتن چگونگي آرايش اتمها در مولکولها ، يعني تعيين ساختار اين ترکيبهاست. 

واکنشها در شيمي آلي 
راههاي زيادي براي خرد کردن مولکولهاي پيچيده يا نوآرايي آنها بمنظور تشکيل مولکولهاي تازه وجود دارد. راههاي زيادي براي افزودن اتمهاي ديگر به اين مولکولها يا جانشين کردن اتمهاي تازه به جاي اتمهاي پيشين وجود دارد. بخشي ار شيمي آلي صرف دانستن اين مطلب مي‌شود که اين واکنشها چه واکنشهايي هستند، چگونه انجام مي‌شوند و چگونه مي‌توان از آنها در سنتز ترکيبهاي مورد نياز استفاده کرد. 
گستره اتصال اتمهاي کربن در ترکيبات کربن 
اتمهاي کربن مي‌توانند به يکديگر متصل شوند. گستره اتصال آنها به هم ، به اندازه‌اي است که براي اتمهاي هيچ يک از عناصر ديگر ممکن نيست. اتمهاي کربن مي‌توانند زنجيرهايي به طول هزارها اتم ، يا حلقه‌هايي با ابعاد گوناگون تشکيل دهند. اين زنجيرها ممکن است شاخه‌دار و داراي پيوندهاي عرضي باشند. به اتمهاي کربن در اين زنجيرها و حلقه ها ، اتمهاي ديگري بويژه هيدروژن ، همچنين فلوئور ، کلر ، برم ، يد ، اکسيژن ، نيتروژن ، گوگرد ، فسفر و ساير اتمها متصل مي‌شوند. سلولز ، کلروفيل و اکسي توسين مثالهايي از اين دستند.

هر آرايش متفاوتي از اتمها با يک ترکيب معين تطبيق مي‌کند و هر ترکيب داراي مجموعه اي از ويژگيهاي شيميايي و فيزيکي مخصوص به خود است. شگفت‌انگيز نيست که امروزه بيش از ده ميليون ترکيب کربن مي‌شناسيم و اين که بر اين تعداد ، همه ساله نيم ميليون افزوده مي‌شود. همچنين شگفت انگيز نيست که مطالعه و بررسي شيمي آنها به تخصصي ويژه نياز دارد. 
تکنولوژي و شيمي آلي 
شيمي آلي ، زمينه‌اي است که از ديدگاه تکنولوژي اهميتي فوق‌العاده دارد. شيمي آلي شيمي رنگ و دارو ، کاغذ و مرکب ، رنگينه ها و پلاستيکها ، بنزين و لاستيک چرخ است. شيمي آلي ، شيمي غذايي است که مي‌خوريم و لباسي است که مي‌پوشيم. 
زيست شناسي و شيمي آلي 
شيمي آلي در زيست شناسي و پزشکي نقش اساسي برعهده دارد. گذشته از آن ، ارگانيسم هاي زنده ، بيشتر از ترکيبهاي آلي ساخته شده اند. مولکولهاي “زيست شناسي مولکولي” همان مولکولهاي آلي هستند. زيست شناسي در سطح مولکولي ، همان شيمي آلي است. 

عصر کربن 
اگر بگوييم که در عصر کربن زندگي مي کنيم، دور از حقيقت نيست. هر روز ، روزنامه‌ها توجه ما را به ترکيبهاي کربن جلب مي‌کنند: کلسترولو چربيهاي سيرنشده چند عاملي ، هورمونهاي رشد و استروئيدها ، حشره کشها و فرومونها ، عوامل سرطانزا و عوامل شيمي‌درماني ، DNA و ژنها. بر سر نفت ، جنگها در گرفته است.

دو فاجعه اسف‌انگيز ما را تهديد مي‌کنند، هر دو از تجمع ترکيبهاي کربن در اتمسفر ناشي مي‌شوند: از بين رفتن لايه اوزون که بيشتر ناشي از کلرو فلوئورو کربن‌هاست و اثر گلخانه‌اي از متان ، کلروفلوئوروکربن‌ها و بيش از همه ، دي‌اکسيد کربن سرچشمه مي‌گيرد. شايد کنايه بر همين مطلب است که نشريه علوم ، براي سال ۱۹۹۰، بعنوان مولکول سال ، الماس را که يکي از شکلهاي آلوتروپي کربن است، برگزيده.

خبر ديگر ، کشف آلوتروپ جديد کربن C60 (باک منيستر فولرن) است که چنين هيجاني در جهان شيمي از زمان ” ککوله ” تاکنون ديده نشده بود.
شيمي معدني 
نگاه کلي 
در شيمي معدني در مورد گستره وسيعي از موضوعات از جمله : ساختمان اتمي ، کريستالوگرافي ، انواع پيوندهاي شيميايي اعم از پيوندهاي کووالانسي ، يوني ، هيدروژني و … ، ترکيبات کوئورديناسيون و نظريه‌هاي مربوطه از جمله نظريه ميدان بلور و نظريه اوربيتال مولکولي ، واکنشهاي اسيد و باز ، سراميکها ، تقارن مولکولي و انواع بخشهاي زيرطبقه الکتروشيمي ( الکتروليز ، باطري ، خوردگي ، نيمه رسانايي و غيره ) بحث مي‌شود.

در باب اهميت شيمي معدني ، “ساندرسن” چنين نوشته است:

« در واقع بيشترين مباحث علم شيمي را دانش اتمها تشکيل مي‌دهد و کليه خواص مواد و ترکيبات ، به‌ناچار ناشي از نوع اتمها و روشي است که با توجه به آن ، اتمها به يکديگر مي‌پيوندند و مجموعه تشکيل مي‌دهند و از طرف ديگر کليه تغييرات شيميايي متضمن بازآرايي مجدد اتمهاست. در اين حال ، شيمي معدني تنها بخشي از علم شيمي است که با توجه به آن مي‌توان به صورتي ويژه ، در باب مغايرتهاي موجود در ميان کليه انواع اتمها بررسي نمود. » 
طبقه‌بندي مواد معدني 
در يک مفهوم گسترده ، مواد معدني را مي‌توان در چهار طبقه تقسيم بندي نمود: عناصر ، ترکيبات يوني ، ترکيبات مولکولي و جامدات شبکه‌اي يا بسپارها.

عناصر : عناصر داراي ساختارها و خواص بسيار متفاوت هستند، بنابراين مي‌توانند به يکي از صورتهاي زير باشند:
۱٫ گازهاي اتمي (Kr , Ar) و يا گازهاي مولکولي ( )
۲٫ جامدات مولکولي ( )
۳٫ مولکولها و يا جامدات شبکه‌اي گسترش يافته ( الماس ، گرافيت )
۴٫ فلزات جامد (Co , W) و يا مايع (Hg , Ca)
ترکيبات يوني : اين ترکيبات در دما و فشار استاندارد همواره جامدند و عبارتند از:
۱٫ ترکيبات يوني ساده ، مانند NaCl که در آب يا ديگر حلالهاي قطبي محلول‌اند.
۲٫ اکسيدهاي يوني که در آب غير محلول‌اند، مانند ( ) و اکسيدهاي مختلط همچون اسپنيل ( ) ، سيليکاتهاي مختلف مانند  و …
۳٫ ديگر هاليدهاي دوتايي ، کاربيدها ، سولفيدها و مواد مشابه. چند مثال عبارتست از: BN , GaAs , SiC , AgCl.
۴٫ ترکيباتي که داراي يونهاي چند اتمي ( به‌اصطلاح کمپلکس ) مي‌باشند، همچون  .
ترکيبات مولکولي : اين ترکيبات ممکن است جامد ، مايع و يا گاز باشند و مثالهاي زير را دربر مي‌گيرند:
۱٫ ترکيبات دوتايي ساده همچون  .
۲٫ ترکيبات پيچيده فلزدار همچون  .
۳٫ ترکيبات آلي فلزي که مشخصا پيوندهاي فلز به کربن دارند، مانند  .
جامدات شبکه‌اي يا بسپارها : نمونه‌هاي اين مواد شامل بسپارهاي متعدد و متنوع معدني و ابررساناها مي‌باشد. فرمول نمونه‌اي از ترکيبات اخير  است. 

عتیقه زیرخاکی گنج