Comparație între chimie și fizică
Chimia și fizica sunt ambele ramuri ale științei care studiază natura și materia . Diferența dintre cele două constă în sfera și abordarea lor. Chimiștii și fizicienii primesc o pregătire diferită și au roluri profesionale diferite, chiar și atunci când lucrează în echipă. Împărțirea dintre chimie și fizică este atenuată în unele zone de suprapunere a celor două ramuri, în special în domenii precum chimia fizică , mecanica cuantică , fizica / chimia nucleară , știința materialelor , spectroscopia , fizica stării solide , cristalografia și nanotehnologia .
Domeniul de aplicare
Fizica și chimia pot interacționa atunci când sistemul în studiu este un material întâlnit frecvent pe pământ, alcătuit din electroni și nuclee formate din protoni și neutroni. Pe de altă parte, chimia nu este interesată de alte forme de materie, cum ar fi quarks , mu , tauoni și materie întunecată , care nu participă la transformarea unui tip de substanță în altul și pe care nu le observăm în condiții terestre tipice. .
Deși legile fundamentale care guvernează comportamentul materiei se aplică atât în chimie, cât și în fizică, cele două discipline sunt distincte. Fizica este preocupată de natură de la o scară foarte mare (întregul univers ), până la o scară foarte mică ( particule subatomice ). Toate fenomenele naturale (sau provocate de om) care sunt măsurabile urmează un comportament care este în conformitate cu principiile de bază studiate în fizică. [1] [2]
Fizica este angajată cu principiile fundamentale ale fenomenelor fizice și cu forțele fundamentale ale naturii și include aspecte ale spațiului și timpului. Fizica se ocupă și de principiile fundamentale care explică materia și energia și poate studia aspecte ale materiei atomice, urmând concepte derivate din principiile fundamentale.
Chimia se concentrează pe modul în care substanțele interacționează între ele și cu energia (de exemplu, căldură și lumină). [3] [4] Studiul schimbării materiei ( reacțiilor chimice ) și sintezei este inima chimiei și dă naștere la concepte precum grupările funcționale organice și legile privind viteza reacțiilor chimice. Chimia studiază, de asemenea, proprietățile materiei la scară mai mare (de exemplu, astrochimie ) și reacțiile materiei la scară mai mare (de exemplu, chimie), dar, în general, explicațiile și predicțiile sunt urmărite înapoi la structura atomică de bază, acordând o importanță mai mare la metodele de identificare a moleculelor și mecanismele de transformare a acestora decât orice altă știință.
Chimia nu este o subdisciplină a fizicii, deoarece diferă de fizică în aspecte precum abordarea, accentul (sfera) și formarea practicienilor săi. Cunoștințele acumulate în studiile fizice sau chimice pot fi utilizate într-un mod mai direct (cum ar fi știința aplicată ) sau pot fi folosite pentru a ne îmbunătăți înțelegerea unor aspecte ale naturii.
Apropierea
Deși atât fizica, cât și chimia sunt interesate de materie și de interacțiunea ei cu energia , cele două discipline diferă ca abordare. În fizică este tipic să nu se ia în considerare tipul specific de materie și să se concentreze asupra proprietăților comune ale diferitelor materiale. [5] [6] În optică , de exemplu, materialele se caracterizează prin indicele lor de refracție , iar materialele cu același indice de refracție au proprietăți identice. Chimia, pe de altă parte, se concentrează asupra compușilor prezenți într-o probă și studiază modul în care schimbarea structurii moleculelor le modifică reactivitatea și proprietățile fizice. [7]
Cele două științe diferă prin rolul pe care îl joacă teoria în cadrul disciplinei. Fizica poate fi împărțită în fizică experimentală și fizică teoretică . Din punct de vedere istoric, fizica teoretică a prezis în mod corect fenomene care în acel moment erau dincolo de capacitatea experimentală și care nu puteau fi verificate decât după progresul tehnicilor experimentale. [8] În chimie, în mod istoric, rolul teoriei a fost retrospectiv, deoarece, rezumând datele experimentale, a prezis rezultatul unor experimente similare. [9] Cu toate acestea, odată cu puterea crescândă a metodelor de calcul în chimie, a devenit posibil să se prezică dacă un compus ipotetic este stabil sau nu, înainte ca datele experimentale să fie disponibile.
Educaţie
Într-un program tipic de absolvent în fizică, cele mai solicitate cursuri sunt în subdisciplinele fizicii, cu adăugarea cursurilor necesare în matematică. Deoarece o mare parte din fizică este alcătuită din ecuații diferențiale privind materia, spațiul și timpul ( principiile dinamicii și ecuațiile lui Maxwell privind electromagnetismul ), elevii ar trebui să fie familiarizați cu ecuațiile diferențiale .
Într-un program tipic de absolvent în chimie, accentul se pune pe clase de laborator și înțelegerea modelelor aplicabile care descriu legăturile chimice și structura moleculară . De asemenea, se concentrează pe metodele de analiză și pe formulele și ecuațiile utilizate în transformările chimice.
Elevii urmează cursuri de matematică , fizică , chimie și adesea biochimie . Între cele două programe de studiu, există multe studii comune (calcul, fizică introductivă, mecanică cuantică , termodinamică ). Cu toate acestea, fizica pune un accent mai mare pe teoria fundamentală (cu tratament matematic), în timp ce chimia pune mai mult accent pe combinarea celor mai importante teorii ale definițiilor matematice cu abordarea modelelor moleculare.
Abilitățile de laborator pot diferi în ambele programe, deoarece studenții pot fi implicați în diferite tehnologii, în funcție de program și de instituția de învățământ superior (de exemplu, un student la chimie poate petrece mai mult timp în laborator cu obiecte de sticlă pentru distilare și purificare sau pe un instrument de cromatografie - spectroscopie , în timp ce un student la fizică poate petrece mult mai mult timp cu o tehnologie laser sau cu un circuit electric complex).
Oportunități de muncă
Potrivit Biroului de Statistică al Muncii ( Departamentul Muncii ), în mai 2010 există 80.000 de chimiști și 17.000 de fizicieni care lucrează în Statele Unite [10] . Chimia este singura știință care are un întreg sector, industria chimică , care îi poartă numele și mulți chimiști lucrează în această industrie, cercetare și dezvoltare, producție, instruire și management. Alte industrii care angajează chimisti sunt cele care privesc industriile de mediu, farmaceutice și alimentare. Deși nu există nicio industrie numită după fizică, multe industrii au crescut din cercetarea în fizică, în special industria semiconductoarelor și a electronicii . [11]
Subiecte de chimie și fizică
Chimia și fizica nu sunt științe strict separate, iar chimiștii și fizicienii lucrează în echipe interdisciplinare pentru a explora următoarele teme.
Notă
- ^ American Physical Society , la aps.org .
- ^ Institutul de Fizică , pe iop.org .
- ^ Uniunea internațională de chimie pură și aplicată , la iupac.org .
- ^ American Chemical Society , la aps.org .
- ^ Donald Braid, „Doing good physics”: Narrative and innovation in research , în JOURNAL OF FOLKLORE RESEARCH , vol. 43, nr. 2, 2006, 149-, DOI : 10.1353 / jfr . 2006.0012 .
- ^ Corinne A. Manogue, Cerny, L; Turnuri, E; Mountcastle, DB; Preț, E; van Zee, EH, Activități din Divizia Superioară care încurajează „Gândirea ca un fizician” , în 2010 CONFERENȚA DE CERCETARE ÎN EDUCAȚIA FIZICĂ , AIP Conference Proceedings, vol. 1289, 2010, DOI : 10.1063 / 1.3515242 .
- ^ Bernadette Bensaude-Vincent, The Chemists 'Style of Thinking , în BERICHTE ZUR WISSENSCHAFTSGESCHICHTE , vol. 32, nr. 4, decembrie 2009, 365–378, DOI : 10.1002 / bewi.200901385 .
- ^ Cornelius Lanczos, ALBERT EINSTEIN ȘI ROLUL TEORIEI ÎN FIZICA CONTEMPORANĂ , în American Scientist , vol. 47, nr. 1, 1959, JSTOR 27827245 .
- ^ Roald Hoffmann, Teoria în chimie ( PDF ) [ link rupt ] , în Chem. Eng. Știri , vol. 52, nr. 30, 1974, 19–38, DOI : 10.1021 / cen-v052n030.p019 . Adus pe 3 noiembrie 2011 .
- ^ Biroul Statisticilor Muncii , la bls.gov , Departamentul Muncii din Statele Unite.
- ^ Cariere în afara științei , pe iop.org , Institutul de Fizică. Adus pe 3 noiembrie 2011 .
