Химия что делает: химия | это... Что такое химия? - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

Химия: наука и искусство материи

Химия это наука, целью которой являются не только открытия, но и – главным образом – созидание. В этом смысле она является искусством по усложнению материи. Чтобы уловить логику последней эволюции в области химии, следует преодолеть временное пространство и вернуться назад на почти четыре миллиарда лет.

Жан-Мари Лен

Химия играет центральную роль как за счет своего места среди естественных и познавательных наук, так и за счет своей экономической значимости и повсеместного присутствия в нашей обыденной жизни. Поскольку она везде и всюду, то о ней часто забывают и, возможно, вскоре и вовсе перестанут упоминать. Она не стремится на авансцену, однако без нее были бы не возможны многие яркие достижения: подвиги в области терапии, отважные шаги космонавтики, чудеса техники… Она вносит определяющий вклад в потребности человечества в продуктах питания и лекарствах, одежде и жилье, энергии и сырье, транспорте и средствах коммуникации. Она поставляет материал для физики и промышленности, образцы и субстраты для биологии и фармакологии, свойства и процессы для науки и техники.

Мир без химии был бы миром без синтетических материалов, то есть без телефона, без компьютера, без кино и без синтетических тканей. Это был бы мир без аспирина, мыла, шампуня, зубной пасты, косметики, противозачаточных средств, без бумаги, то есть без книг и газет, без клея, без краски…

Не будем забывать и о том, что химия позволяет историкам искусства проникнуть в тайны изготовления картин и скульптур, которыми мы наслаждаемся в музеях, что она позволяет сотрудникам научной полиции анализировать образцы частиц с «места преступления» и быстрее выйти на след преступников, и что именно она раскрывает молекулярные тонкости блюд, которые обволакивают наши вкусовые рецепторы.

Наряду с физикой, которая раскрывает законы Вселенной, и биологии, которая расшифровывает правила всего живого, химия является наукой материи и ее трансформаций. Жизнь есть ее самое высшее выражение. Она играет основополагающую роль в нашем понимании материальных явлений, в нашей способности воздействовать на них, менять их и контролировать.

Вот уже скоро два века, как молекулярная химия выстроила широкий спектр молекул и все более и более совершенных материй. От синтеза мочевины, произведенного в 1928 г. (что стало настоящей революцией ибо было доказано, что возможно получение «органической» молекулы из минерала) до завершения в 1970-е годы синтеза витамина В12, эта научная дисциплина постоянно утверждала свою власть над структурами и трансформацией материи.

Молекула как Троянский конь

За пределами молекулярной химии простирается область так называемой супрамолекулярной химии, которая интересуется уже не тем, что происходит в молекулах, а тем, что происходит между ними. Ее цель понять и контролировать процесс взаимодействия молекул между собой, их взаимной трансформации, сцепления в определенном порядке. Эмиль Фишер, лауреат Нобелевской премии по химии 1902 г. , использовал образ ключа и замочной скважины. Сегодня мы говорим о «молекулярном распознавании».

Роль этих молекулярных взаимодействий наиболее впечатляюща в области биологии: частицы протеинов соединяются, чтобы сформировать гемоглобин; белые тельца распознают и уничтожают чуждые тела; вирус СПИДа находит определенное место для внедрения; генетический код передается в записи и через прочтение алфавита базы протеинов… Возьмем один показательный пример «самоорганизации» вируса мозаики табака: не менее 2 130 простых протеинов соединяются для того, что образовать спиральную башню.

Эффективность и элегантность этих природных явлений настолько увлекательны для химика, что он пытается воспроизвести или же изобрести новый процесс образования молекул, способных создавать новые молекулярные построения с множественными применениями. Почему бы не представить себе молекулы, способные переносить в ядро избранной цели фрагменты АДН, например, для лечения генетических заболеваний? Эти молекулы могли бы стать Троянским конем, который позволял бы своему всаднику преодолевать такие непреодолимые преграды, как клеточные мембраны.

Многие ученые во всем мире терпеливо и, я бы сказал, «по меркам» выстраивают супрамолекулярные структуры. Они наблюдают за тем, как молекулы, казалось бы, перемешанные в беспорядке, находят одна другую, распознают друг друга и затем поступательно связываются между собой, чтобы в итоге спонтанно, но в то же время исключительно четко, возвести супрамолекулярное строение.

Так, у химиков, вдохновленных явлениями, которые нам демонстрирует сама природа, зародилась идея вызвать, а затем пилотировать появление супрамолекулярных соединений, иначе говоря смоделировать «молекулярное программирование». Химик создает основные кирпичики (молекулы, наделенные определенными структурными свойствами и способностью к взаимодействию), затем применяет «цемент» (код соединения), призванный связать их между собой. Таким образом он получает супер структуру путем самоорганизации. Синтез молекулярных кирпичиков, способных к самоорганизации, намного проще, чем синтез финального сооружения. Этот путь исследований открывает широкие перспективы, в частности, в области нанотехнологий: вместо того, чтобы создавать наноструктуры, надо дать наноструктурам самим образовываться путем самоорганизации, то есть надо перейти от производства к самопроизводству.

И уже совсем недавно появилась так называемая адаптативная химия, когда система в целях построения сама совершает селекцию среди свободных кирпичиков и становится способной адаптировать соединение этих объектов в зависимости от требований центра. Эта химия, которую сам я называю «динамичной конституциональной химией», уже приобретает окраску теории Дарвина!

От материи к жизни

Вначале был «Большой взрыв», и воцарилась физика. Затем, при более благоприятных температурах, пришла химия. Частицы образовывали атомы, которые соединялись в молекулы, становившиеся все более и более сложными; они, в свою очередь, соединялись в скопления и мембраны, дав жизнь первым клеткам, из которых и родилась жизнь на нашей планете 3,8 миллиардов лет назад.

От разделенной материи к конденсированной, а затем и организованной, живой и мыслящей… Становление Вселенной под влиянием информации вело эволюцию материи к возрастанию числа сложных соединений путем самоорганизации. Задача химии познать пути этой самоорганизации и проложить пути перехода от инертной материи через дожизненную, чисто химическую, эволюцию к зародышу жизни и затем к живой и, наконец, к мыслящей материи. Она также дает средства для познания прошлого, для изучения настоящего и возводит мосты, ведущие в будущее.

Своим предметом (молекула и материя) химия выражает свою созидательную силу и свою способность производить новые молекулы и материи: новые, поскольку они не существовали до того, как были созданы путем преобразования структур атомов в новые комбинации и ранее не существовавшие, бесконечно разнообразные структуры. За счет пластичности форм и функций химических объектов химия аналогична искусству. Как и художник, химик отражает в материи плоды своего воображения. Камень, звуки, слова становятся произведением искусства только под воздействием скульптора, композитора или писателя. Таким же образом химик создает оригинальные молекулы, новые материалы и неведомые до сих пор свойства из элементов, составляющих материю.

Сущность химии не только в открытии, но и в изобретении и особенно – в созидании. Книгу Химии следует не только читать, ее надо писать. Нотную партитуру Химии следует не только исполнять, ее надо сочинять.

«В нашей жизни все — химия»

— Как вы пришли в химию? Вы же из Нижнего Новгорода, там рядом Дзержинск со «страшными» химическими заводами, он не испугал?

— Да, я из Нижнего Новгорода. Про Дзержинск я знал, но не знал ничего про «химию» там, так что она меня не пугала и не удивляла. Химия пришла как-то очень естественно, отчасти — через медицину.

Единственный близкий к химии человек в моей семье был дедушка, который был фармацевтом. Он хорошо знал фармацевтику и фармакологию, и от него осталось много книг, медицинских атласов. Мне они были ужасно интересны, я их читал. Своим детским умом я как-то подумал, что все эти лекарства – они уже открыты, все уже изучено. И когда химия появилась в школе в 7 классе, она была очень легкой и как-то естественным образом прижилась в моей голове.

Плюс у меня были очень хорошие учителя. Моя первая учительница химии только закончила университет и год перекантовывалась в школе до аспирантуры. Она боялась нас, наверное, больше, чем мы ее. Но ко мне она чудесно относилась и просто говорила «иди в лаборантскую, сиди там и не мешай людям учиться», — потому что я, конечно, все знал и подсказывал одноклассникам.

Лаборантская тогда — это было раздолье: там стояли рядами хорошие бутылочки и баночки, все это стало перекочевывать домой, как это бывает, школьники играют, развлекаются бомбочками, взрывами, всякими красивыми реакциями. А дальше уже большого выбора не было — я только пытался понять, химия или медицина.

Я учился на химика, но первые годы ходил со своими друзьями в мед и вечерами тихо-мирно занимался вскрытиями. Но с медициной как — на живых пациентах экспериментировать сложнее, это я быстро усвоил. Там разгуляться негде, в химии больше свободы. Хотя сейчас я жалею, надо было закончить и мед, тогда было бы совсем хорошо.

— Получается, что выбор на органическую химию тоже пал из-за связи с медициной?

— Да, это было естественно — связь с лекарствами и науками о живом, биологическими молекулами. Вообще, университет вспоминается как очень легкие четыре года — их я закончил в Нижнем Новгороде. На последний год я приехал в США, в Кальвин-колледж в Мичигане, диплома я получил два — русский и американский.

— А почему вы поехали именно в Америку?

— Так получилось. У меня вообще никогда не было интереса никуда переезжать, я был уверен, что лучше нашего Института химии ничего в мире и быть не может. Тем более — там были отличные учителя. Доценты, профессора сидели с нами и делали какие-то довольно мелкие эксперименты, но они были настоящие — в глубоком вакууме высаживали в замороженную матрицу металлы, занимались органическим синтезом. Там были казавшиеся мне по тем временам нормальными исследования.

Но в 1991 году я в первый раз попал в Америку — по маленькой обменной программе. 12 американцев из маленьких университетов в центре страны поехали к нам, а 12 нас — в США. Это было 4–5 недель в сентябре.

И здесь со мной случился когнитивный диссонанс во всех отношениях. Университет, в котором мы оказались сначала, был очень маленьким. Штат Индиана, кукурузные поля вокруг, только бакалавриат — никакие исследования там не велись.

Но когда я пошел к ним в лабораторию, мне стало очень больно за тогда еще не прожитые, но все-таки потраченные годы. Их лаборатория для бакалавров, хотя и не обладала сложными экзотическими инструментами, была просто идеально оснащенной по сравнению с нашими.

Тогда мы с друзьями поехали по нормальным университетам — в Чикаго, в Вашингтон, в Нью-Йорк, и там стало очевидно, что делать химию нужно здесь, возможностей неизмеримо больше. Свой четвертый курс, помимо учебы, я провел в написании писем профессорам и сдаче экзаменов по английскому языку — тогда это все было очень сложно, не как сейчас. Я искал обменную программу на целый год, чтоб провести там пятый курс, потому что попасть в аспирантуру в нормальный университет сразу из России было нереально. Многие мне отвечали, нобелевский лауреат Роалд Хоффман например, у меня это письмо лежит до сих пор. Вообще мне многие помогали, в этом отношении судьба сложилась очень хорошо.

В конце концов я нашел какую-то стажировку, но тут в Нижний приехали мои американские друзья, посмотрели на это и сказали: нет, никогда в жизни, в такой университет ехать нельзя, он там в самом хвосте рейтингов, место это плохое. В итоге они через своих друзей нашли спонсоров, чтобы я поехал в Кальвин-колледж. Тогда это стоило бешеных денег — 17 тысяч долларов в год обучение, плюс все расходы. В то время это деньги были астрономические абсолютно — для сравнения, синхронным переводом я зарабатывал пять долларов в час, и это был прекрасный заработок. После этого бакалавриата уже никаких проблем с аспирантурой не было, у меня было девять-десять предложений.

— Вы помните свою первую самостоятельную научную статью?

— В аспирантуре, наверное. Я тогда занимался полным синтезом — это когда из лабораторных химических соединений нужно синтезировать природное соединение, которое обычно получается в живых организмах. Я занимался углеводами, там были очень сложные 20-шаговые синтезы. Так что первая статья была про механизм превращения одних сахаров в другие.

— А как вы начали работать с нобелевским лауреатом Барри Шарплессом?

— У него я сделал мой единственный постдок /[постдок (postdoctoral), временные позиции, на которых работает молодой исследователь между аспирантурой и профессорством, обычно их необходимо пройти два или три — Indicator.Ru]. Я защитился в 1998 году в Университете Южной Калифорнии, в химической промышленности тогда было очень хорошее время, можно было спокойно уходить из науки и работать там, что я и собирался сделать, уже появились предложения. Единственный постдок, который меня интересовал, был у Шарплесса, я написал только ему. То есть не было, как обычно, миллиона писем в разные места. Я подумал, что если он меня возьмет — хорошо, нет — пойду работать в промышленность. И он меня взял.

После первого года работы там в Институте Скриппса были еще лучше предложения в фарминдустрии, и еще легче было уйти из науки. Я и собирался уходить — в Pfizer, но тогда пришел президент нашего института и уговорил меня остаться.

Сказал — да попробуй, посмотришь, как пойдет. Дал денег, чтобы сделать свою научную группу. Я попробовал и провел там прекрасных пятнадцать лет. Так я получил свою первую профессорскую позицию — это было в 2000 году, а в 2001 году Барри Шарплесс получил Нобелевскую премию. Так моя карьера в промышленности во второй раз закончилась, не начавшись.

— Вы почти все свое время в США живете в Южной Калифорнии, вы к этому стремились?

— Нет, не стремился — так сложилось. Я вообще уезжал в США в полной уверенности, что я еду поучиться, получить степень и вернусь обратно. Но дальше был 1995 год, и возвращаться в научном плане было особенно и некуда. Я приезжал регулярно, поддерживал связь, но все шло по убывающей. Самые темные 1990-е годы — это было такое тяжелое время, лучше не вспоминать.

А дальше в Калифорнии у меня все так сложилось, что даже и вопросов не возникало, нужно быть там или где-то еще. От добра добра не ищут. Одна позиция органично перетекла в другую. Мне было легко учиться, легко работать. Но никакой самоцели, задачи уезжать или остаться не стояло.

В какой-то момент в институте сказали, что надо сделать постоянный вид на жительство — грин-карту. Я сказал: «Вам надо — вы делайте», и институт сделал. А в 2015 году я вернулся в качестве профессора в свой родной Университет Южной Калифорнии.

Калифорния, конечно, особенный штат. Он очень динамично развивается, Лос-Анджелес — мегаполис с активной культурной жизнью, хотя и не такой обширной, как в Москве. У нас в Университете Южной Калифорнии одна из самых лучших в США школ кинематографии, там преподают Стивен Спилберг, Джордж Лукас и много кто из известных актеров. Есть возможность встречаться и взаимодействовать с настоящим Голливудом. А они сами могут проконсультироваться с нами, если снимают фильм про ученых или инженеров, чтобы это все выглядело правильно. В этом уникальность университетской среды — когда вместе представители всех специальностей, появляются знакомые и друзья из других сфер деятельности.

— В 2013 году вас и Барри Шарплесса назвали претендентами на Нобелевскую премию по химии. Ваша жизнь разделилась на до и после?

— Я даже не помню дату, нет, конечно, не разделилась. Отношение в России немножко изменилось еще в 2011 году, когда я попал в список самых влиятельных ученых в своей области. Тогда меня позвали читать лекцию в Политехнический музей, так как что-то прочли про меня в новостях и с тех пор стали больше приглашать в Россию.

Мне тогда пришлось репетировать научно-популярные лекции со своей женой — я ведь никогда о химии по-русски не говорил, весь этот язык пришлось учить.

— Есть у вас своя компания, как это принято в Америке, — и тем более у будущих нобелевских лауреатов?

— Нет, компании у меня нет и пока я не планирую. Мы сотрудничаем с другими, так проще. Организатор я в смысле бизнеса не обязательно хороший, интересы у меня меняются быстро. Если я вижу путь, как решить задачу, то дальше обязательно должен быть кто-нибудь, кто ее за меня доделает, потому что у меня интерес пропадает. Когда уже видно финал и нужно пройти последнюю милю, я отхожу и говорю: «Окей, теперь вы сами».

А умение дойти до самого конца очень важно в бизнесе — сделать продукт, а еще лучше — продать его, а еще лучше — продать бизнес до того, как он провалится. У меня на это терпения вряд ли хватит.

— Что хочется сделать нового в науке?

— Чего-то практического. Сейчас у меня удовлетворение от работы с пациентами больше, чем от самой лаборатории. Например, во время операции с помощью наших соединений можно подкрасить или подсветить какие-то ткани, повысив точность работы хирурга. Я, конечно, сам не могу в этом участвовать, но могу присутствовать в операционной, смотреть и делиться мыслями о том, как можно сделать лучше. Это приносит большое удовлетворение.

Есть и более сложные научные вызовы — сделать молекулярный портрет хотя бы одной клетки. Нужно понять, насколько важны молекулярные взаимодействия в ней, стоит ли это того — так точно изучать? Может, и не важны, и не обязательно нам нужна такая «микрофотография» всего организма на молекулярном уровне. Это интересная фантазия — сейчас есть расшифрованные геномы целых организмов, соответствующие им протеомы — набор белков. Но понимания метаболизма, поведения каждого белка, конечно, нет. А это было бы важно, например, для диабета.

Мы изучаем панкреатические бета-клетки, чтоб на уровне химии понимать, что в них происходит, когда возникает диабет второго типа. Он ведь возникает за 5–8 лет до того, как появляются симптомы, — это хочется объяснить. Есть задача еще глобальнее — сколько информации нам нужно, чтобы управлять заданной сложной системой, будь то организм или ткань. Какова роль химии, какова роль биологии, как природа решает, какие будет использовать молекулы?

Для чего нам нужна химия — чтобы понимать и управлять природой. Мы в какой-то мере этому научились, но лучше нее делать это не стали. Мы всегда подражали ей, мимикрировали.

Мысль была такая — она делает свое, а мы сделаем еще лучше в лаборатории. Лучше не получилось, но научились мы многому за последние 80 лет в органическом синтезе. Но такой эффективности, какой достигает природа, в ее реакциях мы не достигли нигде. Вся лучшая нефтехимия, где 99% выхода реакции, — это синтетика, а не природные соединения. Это совсем глобальная задача.

— А получится ее решить?

— Мы не знаем, но новые методы и новые вопросы появляются постоянно. Десять лет назад мы и думать не могли, что можно проследить путь одной молекулы внутри ткани. А сейчас структуру белков мы видим в электронный микроскоп, больше не нужны рентгеновские лучи и сложные модели. Но чтоб можно было на белок посмотреть в микроскоп — этого и рядом не лежало! А сейчас это совершенно рутинная вещь. Пока мы видим их структуру замороженной, но движется все к тому, что и в живом состоянии мы и их сможем видеть.

Наконец, у нас есть с коллегами совсем большой и небыстрый проект. Что есть когнитивная составляющая на химическом уровне, какова химия нашей памяти? На биологическом уровне мы знаем, что в передаче сигнала между нервными клетками участвуют синапсы. Но сколько их нужно, чтоб образовалась одна ячейка памяти, — один, два, сотня? И почему наша память такова? В конце концов это тоже молекулярный вопрос. Мы к нему пока не можем подойти вплотную, потому что увидеть своими глазами ничего нельзя. Но сейчас уже появились методы визуализации, пока инвазивные — крысе делается трепанация черепа и ей надевается двухфотонный микроскоп. И можно в прямом смысле посмотреть — вот это крыса, думающая о еде, вот эта ест, вот эта только что поела, эта думает, что ей надо убежать, а эта — ни о чем не думает. Нужно химически понять, что есть процесс памяти, как мы так быстро ее достаем, почему во сне это происходит по-другому. Все это молекулярные вопросы.

В итоге в нашей жизни все — химия.

Автор: Александра Борисова

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.

Интерактивный портал ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ ЗАНЯТОСТИ НАСЕЛЕНИЯ города Севастополя

1. Презентация профессии
Химия – одна из важнейших наук, которая даёт нам возможность понять мир. Если не знать о химических процессах, которые постоянно происходят вокруг нас, то мир будет совершенно непознаваем. Человек, который занимается изучением различных веществ, их соединением между собой, их свойствами и особенностями химических реакций, называется химиком. А человек, который переводит теоретические знания основ химии в области практических разработок и применения на производстве, называется химиком-технологом.
Химик-технолог – специалист, который занимается разработкой оптимальных проектов изготовления продукции для ее производства в промышленных условиях.
Люди проводили химические исследования с древних времен, ещё задолго до зарождения цивилизаций. Это были опыты с огнём, с гниением растений, с кипячением веществ и продуктов. Разумеется, что никто не занимался этими исследованиями специально — они рождались в процессе наблюдений во время повседневной борьбы за выживание. Первые учёные и ремесленники, преднамеренно ставшие изучать химические свойства веществ, появились гораздо позже — около 5 тысяч лет назад в Месопотамии и Египте. Главные их достижения были сделаны в области металлургии, которая была стратегической сферой, и на ней базировалась мощь государства. Отдельной страницей в развитии этой профессии можно назвать алхимию, получившую массовое развитие в Средневековье и пришедшую в Европу из Ближнего Востока.

Лишь в 17 веке сформировалось понятие о химике как об учёном, исследующем природу, и с тех пор химия стала отдельной наукой, со своей методологией, инструментарием и т.п. По мере развития в химии выделялись специализации, связанные, в том числе, и с практическим применением накопленных знаний, в том числе, так появилась специализация химика-технолога.

Появлением многих материалов и веществ мы обязаны именно этим специалистам.

Можно с уверенностью сказать, что от работы этих специалистов зависит благополучие многих людей, которые пользуются результатами их труда в быту и на производстве.
Преимущества профессии: разнообразие деятельности, социальная значимость профессии.
Ограничения профессии: опасные и не всегда комфортные условия труда, работа с вредными веществами.

2. Тип и класс профессии

Профессия химика-технолога относится к типу «Человек – Природа», она связана с изучением, наблюдением и взаимодействием с объектами неживой природы, в ней требуется высокий уровень развития наблюдательности, внимательности.
Также эта профессия относится к типу «Человек – Знак», так как связана со знаковой информацией: текстами, цифрами, формулами и таблицами, в ней требуются логические способности, умение сосредотачиваться, интерес к работе с информацией, развитое внимание и усидчивость, умение оперировать числами.
Эту профессию можно отнести к типу «Человек – Техника», ведь в ней есть работа, связанная с эксплуатацией технических устройств, управлением техническими устройствами.

Профессия химика-технолога относится к классу «эвристических», она связана с анализом, исследованиями и испытаниями, контролем и планированием, требует высокой эрудиции, оригинальности мышления, стремления к развитию и постоянному обучению.

3. Содержание деятельности
Химик-технолог работает в области химии и технологии органических веществ: промежуточных продуктов, растворителей, пестицидов, мономеров и вспомогательных веществ, синтетических топлив, масел, специальных жидкостей, поверхностно-активных веществ и моющих средств, органических красителей и других продуктов нефтехимии основного и тонкого органического синтеза.

Химик-технолог участвует в расчете расходов сырья, затрат предприятия на производство и утилизацию отходов, контролирует качество материалов и продукции. Специалист также занимается исследованиями в направлении повышения эффективности технологических процессов по изготовлению продукции.
Химик-технолог может заниматься научно-исследовательской, проектно-конструкторской и инженерно-технологической деятельностью.

4. Условия труда
Химик-технолог может работать как самостоятельно, так и в коллективе, который может состоять из нескольких специалистов. Чаще всего представители данной профессии работают в помещениях. Это могут быть офисы компаний и организаций, производственные помещения. Работа происходит преимущественно сидя, с использованием компьютера и специальных средств и инструментов. Как правило, это спокойная деятельность, хотя и в работе химика-технолога могут периодически случаться командировки, разъезды.

Химик-технолог достаточно самостоятелен в своей деятельности. Он может принимать собственные решения в рамках поставленных задач. Работа может быть связана с вредным производством.

5. Требования к знаниям и умениям специалиста
Для успешного освоения профессии химика-технолога необходимы базовые знания по химии, биологии.
Квалифицированный химик-технолог должен знать:

основы органической химии;

основы неорганической химии;
необходимые технологии производства и т. п.

Квалифицированный химик-технолог должен уметь:

работать с химическими материалами и реагентами;
проводить опыты, испытания;
организовывать технологические цепочки производства и т.п.

6. Требования к индивидуальным особенностям специалиста
Для успешной деятельности в качестве химика-технолога необходимо наличие следующих профессионально-важных качеств:

склонность к работе с информацией;
развитые логические способности;
склонность к работе с объектами природы;
развитые математические способности;
эмоциональная устойчивость;
аналитическое мышление;
технические способности;
высокий уровень концентрации и устойчивости внимания;
наблюдательность;
способность длительное время заниматься кропотливой работой;
хорошая память на символы и знаки;
тонкая ручная моторика;
хорошее обоняние;

организованность, аккуратность, четкость, собранность;
любознательность, усидчивость, терпеливость.

7. Медицинские противопоказания
Медицинские ограничения для химика-технолога:

заболевания опорно-двигательного аппарата;
сердечно-сосудистой системы;
органов зрения, обоняния;
нервно-психические расстройства;
сниженный иммунитет;
аллергия.

При наличии этих заболеваний работа по профессии химика – технолога может приводить к ухудшению здоровья, а также создавать непреодолимые препятствия для освоения и роста в рамках этой профессии.

8. Пути получения профессии
Как правило, профессию химика-технолога можно получить в учреждениях высшего профессионального образования.
Для многих профессия химика-технолога становиться первой и единственной, ведь развиваться в ней можно бесконечно. Но есть люди, которые приходят в профессию не сразу. В таком случае также рекомендуется получать высшее образование.
Информацию об учебных заведениях можно получить в Интернет-ресурсах.

9. Области применения профессии
Химики-технологи могут работать в таких организациях и сферах, как:

химические и нефтехимические производства;
научно-исследовательские институты и различные лаборатории;
предприятия машиностроительной, а также радиотехнической промышленности;
научно-исследовательские институты и лаборатории, занимающиеся проблемами технической и промышленной биологии, витаминологии и т.п.

10. Перспективы карьерного роста
Возможные пути развития химика-технолога:
Специализация и освоение смежных областей

Специалисты этой профессии могут специализироваться в конкретных сферах практической и исследовательской деятельности, специализироваться на различных производствах и т.

п.
Научный путь развития
Данный путь предполагает исследовательскую деятельность, написание кандидатских и докторских диссертаций, освещение новых научных проблем в мире химии, посвящение своей жизни научным достижениям.
Управленческий путь развития
В данном случае химик-технолог может начать руководить производством, цехом и т.п.
В случае данного направления карьерного роста рекомендуется развивать управленческие умения, осваивать такие профессии, как: менеджер, инженер – технолог.

11. Родственные профессии
Химик-лаборант, аналитик контроля качества, специалист по экспертизе потребительских товаров, биотехнолог, инженер-химик, технолог пищевой промышленности, фармацевт.

Химики – Что они делают и как стать одним из них – Химия

Химики и материаловеды изучают вещества на атомном и молекулярном уровнях и анализируют способы взаимодействия веществ друг с другом. Они используют свои знания для разработки новых и улучшенных продуктов и проверки качества производимых товаров.

Химики и материаловеды обычно занимаются следующим:

Планируют и осуществляют комплексные исследовательские проекты, такие как разработка новых продуктов и методов испытаний
Проинструктировать ученых и техников по надлежащей химической обработке и процедурам тестирования, включая ингредиенты, время смешивания и рабочие температуры
Приготовление растворов, соединений и реагентов, используемых в лабораторных процедурах
Анализ веществ для определения их состава и концентрации элементов
Проведение испытаний материалов и других веществ для обеспечения соблюдения стандартов безопасности и качества
Написание технических отчетов с подробным описанием методов и выводов
Представление результатов исследований ученым, инженерам и другим коллегам

Некоторые химики и материаловеды занимаются фундаментальными исследованиями. Другие занимаются прикладными исследованиями. В фундаментальных исследованиях химики изучают свойства, состав и структуру вещества. Они также экспериментируют с комбинациями элементов и способами их взаимодействия. В прикладных исследованиях химики изучают возможные новые продукты и способы улучшения существующих. Химические исследования привели к открытию и разработке новых и улучшенных лекарств, пластмасс, удобрений, ароматизаторов, батареек и чистящих средств, а также тысяч других продуктов.

Материаловеды изучают структуру и химические свойства различных материалов для разработки новых продуктов или улучшения существующих. Они определяют способы усиления или объединения существующих материалов или разработки новых материалов для использования в различных продуктах. Применение материаловедения включает изобретение или улучшение керамики, пластмасс/полимеров, металлических сплавов и сверхпроводящих материалов.

Химики и материаловеды используют компьютеры и широкий спектр сложного лабораторного оборудования для моделирования, симуляции и экспериментального анализа. Например, некоторые химики используют программное обеспечение для трехмерного компьютерного моделирования для изучения структуры и свойств сложных молекул.

Если химик специализируется на зеленой химии, он или она будет разрабатывать химические процессы и продукты, которые являются экологически безопасными. Процессы зеленой химии сводят к минимуму образование токсинов и отходов.

Большинство химиков и материаловедов работают в команде. Количество научно-исследовательских проектов, включающих несколько дисциплин, увеличивается, и химики и материаловеды обычно работают в группах с другими учеными, такими как биологи, физики, компьютерщики и инженеры. Например, в фармацевтических исследованиях химики могут работать с биологами для разработки новых лекарств и с инженерами для разработки способов массового производства новых лекарств.

Поскольку химики и материаловеды обычно работают в исследовательских группах, они должны уметь работать вместе с другими для достижения общей цели. Многие служат в качестве лидера и должны быть в состоянии мотивировать и направлять других членов команды.

Химики часто специализируются в определенной области. Ниже приведены примеры типов химиков:

Химики-аналитики определяют структуру, состав и природу веществ, исследуя и идентифицируя их различные элементы или соединения. Они также изучают отношения и взаимодействия между частями соединений. Некоторые химики-аналитики специализируются на разработке новых методов анализа и новых методов выполнения своей работы. Их исследования имеют широкий спектр применений, включая безопасность пищевых продуктов, фармацевтику и контроль загрязнения.

Судебные химики анализируют улики в поисках улик, помогающих раскрывать преступления. Эти химики помогают в уголовных расследованиях, проверяя доказательства, такие как ДНК, и интерпретируя свои выводы. Проверяются не только доказательства человеческой ДНК; Доказательства ДНК могут быть использованы для оправдания животных, подозреваемых в убийстве людей или других животных. Эти химики работают в основном в лабораториях, хотя иногда дают показания в суде.

Химики-неорганики изучают структуру, свойства и реакции молекул, не содержащих углерод, таких как металлы. Они работают, чтобы понять поведение и характеристики неорганических веществ. Химики-неорганики выясняют, как эти материалы, такие как керамика и сверхпроводники, могут быть модифицированы, разделены или использованы в продуктах.

Медицинские химики исследуют и разрабатывают химические соединения, которые можно использовать в качестве фармацевтических препаратов. Они работают в группах с другими учеными и инженерами над созданием и тестированием новых лекарственных препаратов. Они также помогают разрабатывать новые и усовершенствованные производственные процессы для эффективного производства новых лекарств в больших масштабах.

Химики-органики изучают структуру, свойства и реакции молекул, содержащих углерод. Они также разрабатывают и производят новые органические вещества с уникальными свойствами и приложениями. Эти соединения, в свою очередь, использовались для разработки многих коммерческих продуктов, таких как фармацевтические препараты и пластмассы.

Физико-химики изучают фундаментальные характеристики того, как материя ведет себя на молекулярном и атомном уровне и как происходят химические реакции. На основе своих анализов физико-химики могут разработать новые теории, например, о том, как образуются сложные структуры. Химики-физики часто тесно сотрудничают с учеными-материаловедами для исследования и разработки потенциальных применений новых материалов.

Химики-теоретики изучают теоретические методы, которые могут предсказывать результаты химических экспериментов. Теоретическая химия охватывает множество специализаций, хотя большинство специализаций включают сложные вычисления и программирование. Некоторые примеры химики-теоретики являются химиками-вычислителями , химиками-математиками и химиками-информатиками .

Материаловеды, как правило, специализируются на материалах, с которыми они работают чаще всего. Несколько примеров материалов, на которых специализируются эти ученые, — это керамика, стекло, металлы, наноматериалы (чрезвычайно малые вещества), полимеры и полупроводники.

Все больше химиков работают в междисциплинарных областях, таких как биохимия и геохимия.

Многие люди с химическим образованием становятся преподавателями высших учебных заведений или старших классов.

Бюро статистики труда, Министерство труда США, Справочник по профессиональным перспективам , химики и материаловеды,
в Интернете по адресу https://www.bls.gov/ooh/life-physical-and-social-science/ chemists-and-materials-scientists.htm#tab-2 (посещение 13 сентября 2018 г. ).

Что такое химия? | Живая наука

Химик в лабораторном халате. Большинство людей думают, что химия — это что-то, что делается в лаборатории, но вы практикуете химические аспекты каждый день.

(Изображение предоставлено Гетти)

Вы можете думать о химии только в контексте лабораторных тестов, пищевых добавок или опасных веществ, но область химии включает в себя все, что нас окружает.

«Все, что вы слышите, видите, обоняете, пробуете на вкус и осязаете, связано с химией и химическими веществами (материей)», согласно данным Американского химического общества (ACS), некоммерческой научной организации, занимающейся продвижением химии, утвержденный Конгрессом США. «Слух, зрение, вкус и прикосновение — все это включает в себя сложную серию химических реакций и взаимодействий в вашем теле».

Итак, даже если вы не работаете химиком, вы занимаетесь химией или чем-то, что связано с химией, почти всем, чем вы занимаетесь. В повседневной жизни вы занимаетесь химией, когда готовите, когда протираете прилавок моющими средствами, когда принимаете лекарства или разбавляете концентрированный сок, чтобы вкус не был таким интенсивным.

Связанный: Вау! Огромный взрыв «сахарной ваты» в детской химической лаборатории

Согласно ACS, химия — это изучение материи, определяемой как все, что имеет массу и занимает пространство, а также изменения, которые материя может претерпевать, когда она подвергается различным воздействиям. средах и условиях.

Химия стремится понять не только свойства материи, вроде массы или состава химического элемента, но и то, как и почему материя претерпевает те или иные изменения — трансформировалось ли что-то, потому что соединилось с другим веществом, застыло, потому что осталось на два недель в морозильной камере или изменил цвет из-за слишком большого количества солнечного света.

Основы химии

Причина, по которой химия затрагивает все, что мы делаем, заключается в том, что почти все существующее можно разбить на химические строительные блоки.

Основными строительными блоками в химии являются химические элементы, вещества, состоящие из одного атома. Каждое химическое вещество уникально, состоит из определенного количества протонов, нейтронов и электронов и идентифицируется по имени и химическому символу, например, «C» для углерода. Элементы, открытые учеными на данный момент, перечислены в периодической таблице элементов и включают в себя как элементы, встречающиеся в природе, такие как углерод, водород и кислород, так и искусственные, такие как лауренсиум.

Родственный: Как элементы сгруппированы в периодической таблице?

Химические элементы могут соединяться друг с другом, образуя химические соединения, которые представляют собой вещества, состоящие из нескольких элементов, таких как диоксид углерода (который состоит из одного атома углерода, соединенного с двумя атомами кислорода), или нескольких атомов одного элемента, как газообразный кислород (который состоит из двух атомов кислорода, соединенных вместе). Затем эти химические соединения могут связываться с другими соединениями или элементами, образуя бесчисленное множество других веществ и материалов.

Химия как физическая наука

Химия обычно считается физической наукой, согласно определению Британской энциклопедии , поскольку изучение химии не связано с живыми существами. Большая часть химии, связанной с исследованиями и разработками, например, создание новых продуктов и материалов для клиентов, подпадает под эту сферу.

Но различие как физической науки становится немного размытым в случае биохимии, которая исследует химию живых существ, по данным Биохимического общества . Химические вещества и химические процессы, изучаемые биохимиками, технически не считаются «живыми», но их понимание важно для понимания того, как устроена жизнь.

Химия — это физическая наука, а это значит, что она не касается «живых» существ. Один из способов, которым многие люди регулярно практикуют химию, возможно, не осознавая этого, — это приготовление пищи и выпечка. (Изображение предоставлено Shutterstock)

(открывается в новой вкладке)

Пять основных разделов химии

Согласно онлайн-учебнику по химии, опубликованному LibreText (открывается в новой вкладке), химия традиционно делится на пять основных разделов. Существуют также более специализированные области, такие как пищевая химия, химия окружающей среды и ядерная химия, но этот раздел посвящен пяти основным поддисциплинам химии.

Аналитическая химия включает анализ химических веществ и включает качественные методы, такие как изучение изменения цвета, а также количественные методы, такие как определение точной длины волны света, которую поглощает химическое вещество, что приводит к изменению цвета.

Эти методы позволяют ученым характеризовать множество различных свойств химических веществ и могут принести пользу обществу во многих отношениях. Например, аналитическая химия помогает пищевым компаниям делать более вкусные замороженные обеды, определяя, как меняются химические вещества в продуктах , когда они замораживаются с течением времени. Аналитическая химия также используется для мониторинга состояния окружающей среды, например, путем измерения химических веществ в воде или почве.

Биохимия , как упоминалось выше, использует химические методы, чтобы понять, как биологические системы работают на химическом уровне. Благодаря биохимии исследователи смогли составить карту генома человека, понять, что разные белки делают в организме, и разработать лекарства от многих болезней.

Родственный: Аутоиммунные заболевания: определение и примеры

Неорганическая химия изучает химические соединения в неорганических или неживых объектах, таких как минералы и металлы. Традиционно в неорганической химии рассматриваются соединения, которые выполняют , а не содержат углерод (которые охватываются органической химией), но это определение не совсем точное, согласно ACS .

Некоторые соединения, изучаемые в неорганической химии, такие как «металлоорганические соединения», содержат металлы, которые связаны с углеродом — основным элементом, изучаемым в органической химии. Таким образом, такие соединения считаются частью обеих областей.

Неорганическая химия используется для создания различных продуктов, включая краски, удобрения и солнцезащитные средства.

Органическая химия занимается химическими соединениями, содержащими углерод, элемент, который считается необходимым для жизни. Химики-органики изучают состав, структуру, свойства и реакции таких соединений, которые наряду с углеродом содержат другие неуглеродные элементы, такие как водород, сера и кремний. Органическая химия используется во многих областях, как описано ACS , таких как биотехнология, нефтяная промышленность, фармацевтика и пластмассы.

Физическая химия использует понятия из физики, чтобы понять, как работает химия. Например, выяснить, как атомы движутся и взаимодействуют друг с другом, или почему некоторые жидкости, включая воду, превращаются в пар при высоких температурах. Химики-физики пытаются понять эти явления в очень малых масштабах — на уровне атомов и молекул — чтобы сделать выводы о том, как протекают химические реакции и что придает конкретным материалам их собственные уникальные свойства.

Связанные: Нобелевская премия по химии присуждается тем, кто решил «проблему зеркального отображения»

Этот тип исследований помогает информировать другие области химии и важен для разработки продуктов, согласно ACS . Например, физико-химики могут изучать, как определенные материалы, такие как пластик, могут реагировать с химическими веществами, с которыми этот материал предназначен для контакта.

Чем занимаются химики?

Химики работают в самых разных областях, включая исследования и разработки, контроль качества, производство, защиту окружающей среды, консалтинг и юриспруденцию. Согласно ACS, они могут работать в университетах, в правительстве или в частном секторе (откроется в новой вкладке).

Вот несколько примеров того, чем занимаются химики:

Исследования и разработки

В научных кругах химики, проводящие исследования, стремятся углубить знания по определенной теме и не обязательно иметь в виду конкретное приложение. Однако их результаты все еще могут быть применены к соответствующим продуктам и приложениям.

В промышленности химики, занимающиеся исследованиями и разработками, используют научные знания для разработки или улучшения конкретного продукта или процесса. Например, пищевые химики улучшают качество, безопасность, хранение и вкус продуктов питания; химики-фармацевты разрабатывают и анализируют качество лекарств и других медицинских препаратов; а агрохимики разрабатывают удобрения, инсектициды и гербициды, необходимые для крупномасштабного растениеводства.

Иногда исследования и разработки могут заключаться не в улучшении самого продукта, а скорее в производственном процессе, связанном с его изготовлением. Инженеры-химики и инженеры-технологи изобретают новые способы сделать производство своих продуктов более простым и экономичным, например, увеличить скорость и/или выход продукта при заданном бюджете.

Охрана окружающей среды

Химики-экологи изучают, как химические вещества взаимодействуют с природной средой, характеризуя химические вещества и химические реакции, присутствующие в естественных процессах в почве, воде и воздухе. Например, ученые могут собрать почву, воду или воздух в интересующем месте и проанализировать их в лаборатории, чтобы определить, загрязнила или загрязнит ли деятельность человека окружающую среду или повлияет ли она иным образом. По данным Бюро статистики труда США, некоторые химики-экологи также могут помочь восстановить или удалить загрязняющие вещества из почвы.

Связанный: Остатки пестицидов связаны со снижением рождаемости у женщин

Ученые с опытом работы в области химии окружающей среды могут также работать консультантами для различных организаций, таких как химические компании или консалтинговые фирмы, предоставляя рекомендации о том, как методы и процедуры могут быть выполнено в соответствии с экологическими нормами.

Юриспруденция

Химики могут использовать свое академическое образование, чтобы давать советы или отстаивать научные интересы. Например, химики могут работать в области интеллектуальной собственности, где они могут применить свой научный опыт для решения вопросов авторского права в науке, или в области экологического права, где они могут представлять группы с особыми интересами и запрашивать одобрение регулирующих органов до того, как будут совершены определенные действия.

Химики также могут проводить анализы, которые помогают правоохранительным органам. Судебные химики собирают и анализируют вещественные доказательства, оставленные на месте преступления, чтобы помочь установить личности причастных к делу людей, а также ответить на другие важные вопросы, касающиеся того, как и почему было совершено преступление. Судебные химики используют широкий спектр методов анализа, таких как хроматография и спектрометрия, которые помогают идентифицировать и количественно определять химические вещества.

Дополнительные ресурсы:

Более конкретные ответы на все вопросы о химии можно найти на веб-сайте Американского химического общества.
Посмотрите это полезное видео «Введение в химию» от Академии Хана.
Откройте для себя историю химии и известных химиков.

Эта статья была обновлена 5 ноября редактором How It Works Беном Биггсом

Алан Лим имеет докторскую степень. имеет степень бакалавра в области материаловедения и инженерии в Северо-Западном университете и степень бакалавра в области химии и когнитивных наук в Университете Джона Хопкинса. Она также имеет более чем пятилетний опыт написания статей о науке для различной аудитории. Ее работа появилась на научном канале YouTube SciShow, справочном веб-сайте ThoughtCo и Американском институте физики.

Что такое химия? | Живая наука

Химик в лабораторном халате. Большинство людей думают, что химия — это что-то, что делается в лаборатории, но вы практикуете химические аспекты каждый день. (Изображение предоставлено Гетти)

Вы можете думать о химии только в контексте лабораторных анализов, пищевых добавок или опасных веществ, но область химии включает в себя все, что нас окружает.

Связанный: Вау! Огромный взрыв «сахарной ваты» в детской химической лаборатории