Kemi
Wikipedia
Kemi är vetenskapen om materiens uppbyggnad, egenskaper och omvandlingar, på materiens organisationsnivå över enskilda atomer. Ämnet kemi är mycket brett och delas traditionellt in i organisk, oorganisk, analytisk och fysikalisk kemi samt biokemi, men på senare år har nya grenar som miljökemi och materialkemi tillkommit. Varje enskild gren överlappar ofta med delar av andra vetenskaper, till exempel fysik, biologi och geologi. Med kemins hjälp skapas bland annat nya material och läkemedel, och ges förståelse för hur livsprocesser fungerar.
Ursprunget till kemin finns i alkemin som bland annat strävade efter att förvandla olika ädla metaller till guld. Ordet kemi kommer från arabiska kimia, alkemi.
Innehåll |
[redigera] Atomslag, grundämnen och kemiska föreningar
- Huvudartikel: Atomslag
- Huvudartikel: Grundämne
Grunden för all kemi är uppbyggnaden av ett ämne, det vill säga vilka beståndsdelar ämnet har. Atomerna i ett ämne är en användbar inkörsport. Atomerna består av en positivt laddad kärna med ett antal protoner, och lika många negativt laddade partiklar, elektroner, som kretsar kring kärnan (och ibland ett antal neutrala partiklar, neutroner).
Ett av de vanligaste sätten att dela in ämnen är efter deras atomslag. Alla atomer av ett visst atomslag har samma antal protoner i kärnan. Det finns 117 sådana upptäckta atomslag, och de brukar sorteras in i det periodiska systemet efter sin massa.
Ett annat sätt att dela in ämnen är baserat på om de är grundämnen eller kemiska föreningar. Grundämnen såsom guld är ämnen som byggs upp av atomer av ett enda atomslag, medan kemiska föreningar, till exempel vatten, byggs upp av atomer av olika atomslag. Den minsta enheten som uppvisar en kemisk förenings alla egenskaper brukar kallas molekyl om den saknar elektrisk laddning, eller jon om den är elektriskt laddad.
[redigera] Kemiska reaktioner
- Huvudartikel: Kemisk reaktion
Omvandlingar mellan olika ämnen beskrivs i kemi som kemiska reaktioner, där ett eller flera kemiska ämnen bildar ett eller flera nya ämnen. För att en kemisk reaktion ska ske krävs energi i någon form, oftast i form av värme, men det finns även reaktioner som drivs av ljus och av elektrisk energi. De delar av kemin som fokuserar på energiförändringarna under kemiska reaktioner är termokemi, fotokemi och elektrokemi. Fotosyntesen, som är växternas sätt att ta upp energi från solljus, är en serie fotokemiska reaktioner. Fosforescens är också en fotokemisk process.
Kemiska reaktioner ger upphov till förändringar i ämnenas egenskaper, och kan orsaka ganska spektakulära kemiska fenomen, till exempel eld. Kemister strävar efter att förklara alla kända kemiska fenomen, upptäcka nya och hitta samband mellan dem. Ämnen som reagerar med syre sägs till exempel genomgå oxidation, och när syror och baser reagerar sker neutralisation. Kemiska ämnen kan också brytas ned och byggas upp i olika processer.
[redigera] Kemins grenar
I grundskolan är kemi ett av NO-ämnena. Kemi på naturvetenskapliga och tekniska högskole- och universitetsfakulteter delas ofta in i fem huvudgrenar och flera mindre fält.
- Analytisk kemi handlar om analys av prover för att ge förståelse för deras kemiska sammansättning och struktur. Analytisk kemi utvecklar också experimentella metoder som kan användas inom alla delar av kemin, utom rent teoretisk kemi.
- Biokemi studerar kemin i levande organismer. Biokemi har nära kopplingar till organisk kemi, bland annat inom läkemedelskemi.
- Oorganisk kemi studerar egenskaper och reaktioner hos oorganiska ämnen (icke kolbaserade ämnen). Gränsdragningen mot organisk kemi är inte fast och det finns stor överlappning, framför allt inom organometallisk kemi.
- Organisk kemi är studiet av struktur, egenskaper, sammansättning och reaktioner hos kolföreningar.
- Fysikalisk kemi studerar de fysikaliska grundvalarna till kemiska system och processer. Energitillstånd och förändringshastigheter är områden som studeras av fysikaliska kemister, inom bland annat kemisk termodynamik, reaktionskinetik, statistisk mekanik och spektroskopi. Fysikalisk kemi är den mest matematiktunga delen av kemin, och använder framför allt matematisk analys för att förklara och härleda ekvationer.
Teoretisk kemi studerar kemi från en rent teoretisk utgångspunkt, oftast från matematik eller fysik. En viktig del är kvantkemi, som är tillämpningen av kvantmekanik på kemi. Sedan andra världskriget har datorutvecklingen möjliggjort utvecklingen av beräkningskemi, som använder datorprogram för att lösa kemiska problem.
Andra fält inom eller med anknytning till kemi är astrokemi, atmosfärskemi, elektrokemi, farmakologi, geokemi, grön kemi, kemiteknik, kärnkemi, läkemedelskemi, materialvetenskap, miljökemi, molekylärbiologi, nanoteknik, petrokemi, polymerkemi, stökiometri, supramolekylär kemi och ytkemi.
[redigera] Historia
- Huvudartikel: Kemins historia
Kemins rötter kan spåras till upptäckten av elden. Eld förändrade ett ämne till ett annat under avgivande av stora mängder värme, och var därigenom av stort intresse för mänskligheten. Eld ledde till upptäckten av järn och glas.
Många grekiska filosofer hade funderingar om materiens uppbyggnad.
Thales av Miletos cirka 625- cirka 547 fvt ansåg att allt hade en gemensam ursubstans. Anaximenes cirka 570- cirka 526 fvt menade att luft var alltings urämne. Omkring 500 år fvt ansåg den grekiske filosofen Anaxagoras ca 500-428 att materien var oändligt delbar. En silverkula skulle till exempel kunna delas ett oändligt antal gånger.
Leukippos, som levde på 400-talet fvt, ansåg ca 480 fvt däremot att universum var uppbyggt av två beståndsdelar, dels odelbara atomer och dels tomrum. Han menade att atomer var för små för att synas, att de hade olika geometriska former och var i ständig rörelse.
Empedokles cirka 490- cirka 434 fvt lanserade idén om att allt består av jord, luft, eld och vatten. Platon och Aristoteles stödde Empedokles uppfattning.
Efter att guld hade upptäckts och börjat betraktas som värdefullt började många söka efter ett sätt att omvandla andra ämnen till guld. Detta ledde till utvecklingen av alkemin, som trots sina misslyckanden ligger bakom många processer som ligger till grund för dagens kemi. Kemin som vi känner den idag skapades av Antoine Lavoisier 1783 med sin lag om massans bevarande. Upptäckten av olika grundämnen kulminerade i skapandet av det periodiska systemet av Dmitrij Mendelejev. Nobelpriset i kemi, som började delas ut 1901 och delas ut varje år, lyfter fram de senaste 100 årens utveckling inom kemin.
[redigera] Kemins tillämpning
[redigera] Se även