Введение
Химик (от греческого chēm(ía) – алхимия; заменяет chymist от средневекового латинского alchemist) – это ученый с высшим образованием, обученный в области химии, или официально зачисленный студент в соответствующей области. Химики изучают состав материи и её свойства. Они тщательно описывают изучаемые свойства количественно, с детализацией на уровне молекул и составляющих их атомов. Химики тщательно измеряют пропорции веществ, скорости химических реакций и другие химические характеристики. В английском языке стран Содружества фармацевтов часто называют химиками. Химики используют свои знания для изучения состава и свойств незнакомых веществ, а также для воспроизведения и синтеза больших количеств полезных природных веществ и создания новых искусственных веществ и полезных процессов. Химики могут специализироваться в различных областях химии. Специалисты по материаловедению и металлурги обладают схожим образованием и навыками с химиками. Работа химиков часто связана с работой инженеров-химиков, которые в основном занимаются проектированием, строительством и оценкой наиболее экономически эффективных крупномасштабных химических производств и тесно сотрудничают с промышленными химиками в разработке новых процессов и методов для коммерческого производства химических веществ и сопутствующих продуктов.
A chemist (from Greek chēm(ía) alchemy; replacing chymist from Medieval Latin alchemist) is a graduated scientist trained in the study of chemistry, or an officially enrolled student in the relevant field. Chemists study the composition of matter and its properties. Chemists carefully describe the properties they study in terms of quantities, with detail on the level of molecules and their component atoms. Chemists carefully measure substance proportions, chemical reaction rates, and other chemical properties. In Commonwealth English, pharmacists are often called chemists. Chemists use their knowledge to learn the composition and properties of unfamiliar substances, as well as to reproduce and synthesize large quantities of useful naturally occurring substances and create new artificial substances and useful processes. Chemists may specialize in any number of subdisciplines of chemistry. Materials scientists and metallurgists share much of the same education and skills with chemists. The work of chemists is often related to the work of chemical engineers, who are primarily concerned with the proper design, construction and evaluation of the most cost effective large scale chemical plants and work closely with industrial chemists on the development of new processes and methods for the commercial scale manufacture of chemicals and related products.
История химии
Корни химии можно проследить до явления горения. Огонь был мистической силой, преобразующей одно вещество в другое, и поэтому представлял первостепенный интерес для человечества. Именно огонь привел к открытию железа и стекла. После того как золото было обнаружено и стало драгоценным металлом, многие люди стремились найти способ превращения других веществ в золото. Это привело к возникновению протонауки, известной как алхимия. Слово «химик» происходит от неолатинского существительного chimista, являющегося сокращением от alchimista (алхимик). Алхимики открыли множество химических процессов, которые способствовали развитию современной химии. Химия в том виде, в котором мы знаем ее сегодня, была сформулирована Антуаном Лавуазье с его законом сохранения массы в 1783 году. История открытия химических элементов долга, и она завершилась созданием периодической таблицы Дмитрием Менделеевым. Нобелевская премия по химии, учрежденная в 1901 году, дает прекрасный обзор химических открытий, начиная с начала XX века. Однажды на заседании Вашингтонской академии наук во время Первой мировой войны было сказано, что победу в войне одержит та сторона, у которой лучшие химики.
Формальное образование
Работа химика обычно требует как минимум степень бакалавра в области химии, получение которой занимает четыре года. Однако для многих должностей, особенно в сфере исследований, требуется степень магистра наук или доктора философии (PhD). Большинство программ бакалавриата делают акцент на математике и физике наряду с химией, отчасти потому, что химию часто называют «центральной наукой», и поэтому химики должны обладать всесторонними знаниями в области науки. На уровне магистратуры и выше студенты, как правило, специализируются в определенной области. К областям специализации относятся биохимия, ядерная химия, органическая химия, неорганическая химия, полимерная химия, аналитическая химия, физическая химия, теоретическая химия, квантовая химия, экологическая химия и термохимия. Для некоторых должностей может потребоваться опыт работы в качестве постдокторанта. Работники, чья работа связана с химией, но не требует образования с химической степенью, обычно называются химическими техниками. Такие техники обычно выполняют более простые, рутинные анализы для контроля качества или в клинических лабораториях, имея степень младшего специалиста. Химический технолог обладает большим образованием или опытом, чем химический техник, но меньшим, чем химик; часто он имеет степень бакалавра в другой области науки, а также степень младшего специалиста по химии (или значительное количество кредитов по химии), либо такое же образование, как у химического техника, но с большим опытом работы. Существуют также специализированные программы, предназначенные для получения квалификации химического технолога, которые несколько отличаются от тех, что требуются для тех, кто хочет стать профессиональным химиком. Химический технолог больше вовлечен в управление и эксплуатацию оборудования и приборов, необходимых для проведения химических анализов, чем химический техник. Они являются частью команды химической лаборатории, где анализируется качество сырья, промежуточных продуктов и готовой продукции. Они также выполняют функции в области контроля качества окружающей среды и на этапе эксплуатации химического завода.
Обучение
В дополнение ко всей подготовке, обычно предоставляемой химическим технологам в рамках их соответствующей степени (или полученной по программе младшего специалиста), химик также обучается более глубокому пониманию деталей, связанных с химическими явлениями, чтобы он мог более эффективно планировать этапы достижения конкретной цели в рамках химической деятельности. Чем выше уровень компетентности, достигнутый в области химии (оцениваемый на основе сочетания образования, опыта и личных достижений), тем больше ответственности возлагается на этого химика и тем сложнее может быть задача. Химия, как область знаний, имеет настолько широкий спектр применений, что различные задачи и цели могут быть поставлены перед работниками или учеными с разным уровнем образования или опыта. Конкретное название должности варьируется в зависимости от таких факторов, как отрасль, сложность выполняемых задач, текущие потребности предприятия, его размер, философия и принципы управления, видимость компетенций и достижений соискателя, экономические факторы, такие как рецессия или депрессия, и другие. Это затрудняет стандартизацию ролей работников, связанных с химией, для каждого уровня образования. Из-за этих факторов, влияющих на точные названия должностей и связанные с ними обязанности, некоторые химики могут начинать с выполнения технических задач, в то время как другие могут сразу приступать к более сложным задачам, включающим прикладные исследования, управление или руководство, которые входят в должностные обязанности. Уровень контроля за работой химика также варьируется аналогичным образом, в зависимости от тех же факторов, которые влияют на характер поставленных задач. Важно, чтобы те, кто интересуется получением степени в области химии, понимали разнообразие доступных им ролей (в среднем), которые зависят от образования и опыта работы. Химики со степенью бакалавра чаще всего заняты в качестве помощников в научно-исследовательской деятельности (под руководством старших химиков) или работают над различными (связанными с химией) аспектами бизнеса, организации или предприятия, включая контроль качества, обеспечение качества, производство, разработку, инспекцию, валидацию методик, выездную диагностику и устранение неисправностей химического оборудования, соблюдение нормативных требований, оказание технических услуг по запросу, химический анализ для неисследовательских целей (например, по юридическому запросу, для проведения испытаний или для государственных или некоммерческих организаций). Химики также могут заниматься оценкой и анализом состояния окружающей среды. Другие должности или роли могут включать продажи и маркетинг химической продукции и оборудования, а также написание технической документации. С приобретением опыта химики получают больше самостоятельности и могут занимать руководящие или управленческие должности в организациях. Некоторые опытные химики могут сменить работу или должность, чтобы стать менеджером химического предприятия, руководителем, предпринимателем или консультантом по химии. Другие химики объединяют свое образование и опыт с дополнительной квалификацией, чтобы предоставлять специализированные услуги (например, судебная экспертиза, разработка программного обеспечения для химии, патентное право, работа в юридических фирмах по вопросам охраны окружающей среды, научная журналистика, инженерное проектирование и т.д.). В то же время, химики со степенью магистра наук (M.Sc.) в области химии или смежной дисциплине могут получить больше самостоятельности, лидерских качеств и ответственности на ранних этапах карьеры, чем выпускники бакалавриата. Иногда магистры получают более сложные задания по сравнению с выпускниками бакалавриата с аналогичным опытом работы. Существуют должности, доступные только для кандидатов со степенью магистра в области химии или смежной области. Хотя опытные химики без докторской степени могут быть допущены к некоторым прикладным исследованиям, как правило, для исследовательских должностей предпочтение отдается кандидатам с докторской степенью, особенно на руководящих должностях в крупных химических предприятиях. Некоторые должности, особенно в области исследований, доступны только для кандидатов с докторской степенью. Для работы, связанной с интенсивными исследованиями и поиском новых химических соединений или разработкой новых научных теорий, чаще всего требуется докторская степень. Химики с докторской степенью обычно работают в отделах исследований и разработок предприятий, а также занимают должности профессоров в университетах. Профессора исследовательских университетов обычно имеют докторскую степень, а некоторые исследовательские институты могут требовать прохождения постдокторантуры. В небольших колледжах (включая небольшие четырехлетние колледжи или небольшие университеты, не занимающиеся исследованиями) и общественных колледжах также часто нанимают химиков с магистерской степенью в качестве профессоров (иногда крупные университеты нанимают их в качестве преподавателей на неполный рабочий день или временных сотрудников), но при дефиците вакансий и большом количестве претендентов предпочтение может быть отдано кандидатам с докторской степенью.
Занятость
Большинство химиков начинают свою карьеру в исследовательских лабораториях. Всё чаще химики также могут применять искусственный интеллект, например, в области поиска и разработки лекарственных препаратов.
Поддисциплины
Химия обычно подразделяется на несколько основных поддисциплин. Существуют также несколько основных междисциплинарных и более специализированных областей химии. Между различными отраслями химии, а также с другими научными областями, такими как биология, медицина, физика, радиология и ряд инженерных дисциплин, существует значительное пересечение. Аналитическая химия – это анализ материальных образцов для понимания их химического состава и структуры. Аналитическая химия включает в себя стандартизированные экспериментальные методы, применяемые в химии. Эти методы могут использоваться во всех поддисциплинах химии, за исключением чисто теоретической химии. Биохимия – это изучение химических веществ, химических реакций и химических взаимодействий, происходящих в живых организмах. Биохимия и органическая химия тесно связаны, например, в медицинской химии. Неорганическая химия – это изучение свойств и реакций неорганических соединений. Разграничение между органической и неорганической дисциплинами не является абсолютным, и существует значительное пересечение, особенно в поддисциплине органометаллической химии. Неорганическая химия также изучает атомную и молекулярную структуру и связи. Медицинская химия – это наука, занимающаяся разработкой, синтезом и созданием фармацевтических препаратов. Медицинская химия включает в себя идентификацию, синтез и разработку новых химических соединений, подходящих для терапевтического применения. Она также включает изучение существующих лекарств, их биологических свойств и количественных соотношений структура-активность. Органическая химия – это изучение структуры, свойств, состава, механизмов и химических реакций углеродных соединений. Физическая химия – это изучение физических основ химических систем и процессов. В частности, физико-химиков интересуют энергетика и динамика таких систем и процессов. Важными областями исследования являются химическая термодинамика, химическая кинетика, электрохимия, квантовая химия, статистическая механика и спектроскопия. Физическая химия имеет значительное пересечение с теоретической химией и молекулярной физикой. Физическая химия включает использование математического анализа при выводе уравнений. Теоретическая химия – это изучение химии посредством теоретических рассуждений (обычно в рамках математики или физики). В частности, применение квантовой механики к химии называется квантовой химией. С конца Второй мировой войны развитие компьютеров позволило систематически развивать вычислительную химию, которая представляет собой искусство разработки и применения компьютерных программ для решения химических задач. Теоретическая химия имеет значительное пересечение с физикой конденсированного состояния и молекулярной физикой. См. редукционизм. Во всех вышеперечисленных областях химии работают химики. Другие области, где полезны химические степени, включают астрохимию (и космохимию), атмосферную химию, химическую инженерию, хемоинформатику, электрохимию, экологические науки, судебную экспертизу, геохимию, зеленую химию, историю химии, материаловедение, медицинские науки, молекулярную биологию, молекулярную генетику, нанотехнологии, ядерную химию, энологию, органометаллическую химию, нефтехимию, фармакологию, фотохимию, фитохимию, химию полимеров, супрамолекулярную химию и химию поверхности.
Профессиональные общества
Химики могут состоять в профессиональных обществах, предназначенных специально для специалистов и исследователей в области химии, таких как Королевское химическое общество в Великобритании, Американское химическое общество (ACS) в США или Институт химиков в Индии.
Почести и награды
Высшая награда, вручаемая химикам, — Нобелевская премия по химии, которая присуждается с 1901 года Королевской шведской академией наук.