Ik spreek over IUPAC-chemische nomenclatuur Magneet

Chemie (uit het Arabisch: ك ي م ا Latinized: chem (kēme), betekenend "waarde") is de materie-wetenschap en de veranderingen die deze ondergaat. De natuurkunde gaat ook in op de materie, maar hoewel de natuurkunde een meer algemene en fundamentele aanpak volgt, is de chemie meer gespecialiseerd, waarbij zij zich bezighoudt met de samenstelling, het gedrag, de structuur en de eigenschappen van materie, alsmede met de veranderingen die deze ondergaat tijdens chemische reacties. Het is een natuurkunde voor studies van verschillende atomen, moleculen, kristallen en andere aggregaten van materie, ongeacht of deze geïsoleerd of gecombineerd zijn, waarin de begrippen energie en entropie worden verwerkt in relatie tot de spontane aard van chemische processen. De disciplines in de chemie worden van oudsher gegroepeerd door het soort stof dat wordt bestudeerd of het soort studie. Deze omvatten anorganische chemie, het onderzoek van anorganisch materiaal, organische chemie, het onderzoek van organisch materiaal, biochemie, het onderzoek van stoffen die in biologische organismen worden aangetroffen; fysische chemie, energiegerelateerde studies van chemische systemen op macro-, moleculaire en submoleculaire schaal; analytische chemie, de analyse van materiaalmonsters om inzicht te krijgen in de chemische samenstelling en structuur ervan. De afgelopen jaren zijn er veel meer gespecialiseerde disciplines opgedoken, zoals neurochemie, de chemische studie van het zenuwstelsel (zie subdisciplines). Summiere chemie is het wetenschappelijke onderzoek naar de interactie van chemische stoffen die bestaan uit atomen of subatomaire deeltjes: protonen, elektronen en neutronen. Atomen produceren moleculen of kristallen. Chemie wordt vaak "de centrale wetenschap" genoemd omdat het de andere natuurwetenschappen zoals astronomie, natuurkunde, materiaalwetenschap, biologie en geologie met elkaar verbindt. Het ontstaan van chemie kan worden afgeleid uit bepaalde praktijken, alchemie genaamd, die al duizenden jaren in verschillende delen van de wereld, met name in het Midden-Oosten, worden toegepast. De structuur van de voorwerpen die wij gewoonlijk gebruiken en de eigenschappen van de materie waarmee wij gewoonlijk te maken hebben, zijn een gevolg van de eigenschappen van chemische stoffen en hun interacties. Zo is staal bijvoorbeeld moeilijker dan ijzer omdat de atomen in een steviger kristallijn rooster aan elkaar gebonden zijn; hout brandt of ondergaat snelle oxidatie omdat het spontaan kan reageren met zuurstof in een chemische reactie boven een bepaalde temperatuur; suiker en zout lossen op in water omdat hun moleculaire/ionische eigenschappen zodanig zijn dat oplossing onder de omgevingsomstandigheden de voorkeur heeft. De transformaties die in de chemie worden bestudeerd, zijn het resultaat van interactie tussen verschillende chemische stoffen of tussen materie en energie. Traditionele scheikunde houdt in dat de interacties tussen stoffen in een chemisch laboratorium worden onderzocht aan de hand van diverse vormen van laboratoriumglaswerk. Laboratory, Institute of Biochemistry of Keulen A chemical reaction is a transformation of some substances into one or more other substances. Het kan symbolisch worden afgebeeld door een chemische vergelijking. Het aantal atomen links en rechts in de vergelijking voor een chemische transformatie is meestal gelijk. De natuur van chemische reacties die een stof kan ondergaan en de energieveranderingen die deze kan ondergaan, worden beperkt door bepaalde basisregels, de zogenaamde chemische wetgeving. Energie en entropie zijn in bijna alle chemisch onderzoek onveranderlijk belangrijk. Chemische stoffen worden ingedeeld in termen van structuur, fase en chemische samenstelling. Zij kunnen worden geanalyseerd met behulp van chemische analysetools, zoals spectroscopie en chromatografie. Chemie is een integraal onderdeel van het curriculum voor wetenschap, zowel op de middelbare school als op het vroege niveau. Op deze niveaus wordt het vaak "algemene chemie" genoemd, een inleiding op een breed scala aan fundamentele concepten die de student in staat stellen om op de gevorderde niveaus nuttige gereedschappen en vaardigheden te verwerven, waarbij de chemie altijd wordt bestudeerd in elk van zijn verschillende subdisciplines. Wetenschappers, die zich bezighouden met chemisch onderzoek, zijn bekend als chemici. De meeste chemici zijn gespecialiseerd in een of meer subdisciplines. Geschiedenis Oude Egyptenaren hebben tot 4.000 jaar geleden de kunst van synthetische "natte" chemie voorop gezet. In 1000 gebruikten de oude BC-beschavingen technologieën die de basis vormden van de verschillende takken van de chemie, zoals het verwijderen van metaal uit hun ertsen, het maken van potten en glazen, het gisten van bier en wijn, het maken van pigmenten voor cosmetica en schilderij, het extraheren van chemicaliën uit planten voor geneeskunde en parfum, het maken van kaas, het leder van vet tot zeep, glas en het maken van legeringen zoals ze. Het ontstaan van chemie kan worden afgeleid uit het algemeen waargenomen fenomeen van verbranding dat tot metallurgie heeft geleid: de kunst en wetenschap van de verwerking van ertsen om metalen te krijgen (bv. metallurgie in het oude India). De hebzucht voor goud leidde tot de ontdekking van het proces voor de zuivering ervan, alhoewel de onderliggende principes niet goed begrepen waren - het werd beschouwd als een transformatie eerder dan zuivering. Veel wetenschappers vonden het in die tijd redelijk om te geloven dat er middelen bestaan om goedkopere (onbewerkte) metalen om te zetten in goud. Dit gaf plaats aan alchemie en het zoeken naar de steen van de Filosoof, waarvan werd aangenomen dat ze een dergelijke transformatie zou teweegbrengen door alleen maar een aanrakingsatomisme, dateert van 440 v.Chr., zoals zou kunnen worden aangegeven in het boek De Rerum Natura (de Natuur van dingen) van de Romeinse Lucpensionusin 50 v.Chr. Veel van de vroege ontwikkeling van zuiveringsmethoden wordt beschreven door Pliny the Elder in zijn Naturalis Historia. Een indicatieve schets is als volgt: 1. De Egyptische alchemie [3.000 BCE - 400 BCE] formuleert vroege "elementen" theorieën zoals de Ogdoad. 2 alchemie [332 BCE - 642 CE], de koning Alexander de Grote verovert Egypte en founds Alexandrië, de grootste bibliotheek ter wereld, waar wetenschappers en wijze mannen bijeenkomen om te studeren. 3. Arabische alchemie [642 CE - 1200], de moslimverovering van Egypte (voornamelijk Alexandrië); ontwikkeling van de wetenschappelijke methode door Alhazen en Jābir ibn Hayyān heeft een revolutie teweeggebracht in de chemie. 4. Het Huis van Wisische (Arabisch: ب ك ي; ا al-Andalus, Arabisch: , Arabisch: Alexandrië: het Arabisch: het werk aan de wereld wordt de belangrijkste instituten waar wetenschappers van alle godsdienstige en etnische achtergronden in harmonie samenwerken om de bekende Chemibisch tijd te verruimen. als het islamitische gouden tijdperk. 5. Jābir ibn Hayyān, al-Kindi, al-Razi, al-Biruni en Alhazen blijven het chemiegebied domineren, beheersen en de grenzen van kennis en experimenten verruimen. 6. De Europese alchemie [1300 - cadeau], Pseudo-Geber, bouwt voort op de Arabische chemie. 7. Chemie [1661], Boyle schrijft zijn klassieke scheikundige tekst The Skeptical Chymist. 8. Chemie [1787], schrijft Lavoisier zijn klassieke Elementen van de Chemie. 9. Chemie [1803], publiceert Dalton zijn atoomtheorie. De vroegste pioniers van de chemie, en uitvinders van de moderne wetenschappelijke methode, waren middeleeuwse Arabische en Perzische wetenschappers. Zij introduceerden nauwkeurige observatie en gecontroleerde experimenten in het veld en ontdekten een groot aantal chemische stoffen.[14] "Chemie als wetenschap werd bijna gecreëerd door de moslims; op dit gebied, waar de Grieken (voor zover we weten) beperkt waren tot industriële ervaring en vage hypothese, introduceerden de Saracens nauwkeurige observatie, gecontroleerde experimenten en zorgvuldige registraties. Ze hebben de alembaan (al-anbiq) uitgevonden en genoemd, chemische analysen uitgevoerd van talloze stoffen, vervalsingen samengesteld, een bijzondere alkali en zuren, hun affiniteit onderzocht, honderden geneesmiddelen bestudeerd en vervaardigd. Alchemie, die de moslims uit Egypte erfden, droeg bij aan de chemie door duizend incidentele ontdekkingen, en door de methode die de meest wetenschappelijke van alle middeleeuwse operaties was." De meest invloedrijke moslimchemici waren Jābir ibn Hayyān (d. 815), al-Kindi (d. 873), al-Razi (d. 925), al-Biruni (d. 1048) en Alhazen (d. 1039). De werken van Jābir werden in Europa meer bekend via Latijnse vertalingen door een pseudo-Geber in Spanje van de 14de eeuw, die ook een aantal van zijn eigen boeken schreef onder de naam Geber. Ook de bijdrage van Indiase alchemisten en metallurgisten aan de ontwikkeling van de chemie was aanzienlijk. Het ontstaan van chemie in Europa was voornamelijk het gevolg van de terugkerende incidentie van de pest en de blikken daar in de zogenaamde donkere tijdperken. Dit leidde tot de behoefte aan geneesmiddelen. Men dacht dat er een universeel medicijn bestond, het Elixir of Life, dat alle ziektes kan genezen, maar net als de Steen van Filosoof, werd het nooit gevonden. Voor sommige beoefenaars was alchemie een intellectueel streven, in de loop der tijd werden ze er beter in. Paracelsus (1493-1541) verwierp bijvoorbeeld de 4-elementaire theorie en met slechts een vaag begrip van zijn chemicaliën en geneesmiddelen, vormde een hybride van alchemie en wetenschap in wat zou moeten worden genoemd iatrochemie. Ook de invloeden van filosofen zoals Sir Francis Bacon (1561-1626) en René Descartes (1596-1650), die een striktere wiskunde en het verwijderen van vooroordelen uit wetenschappelijke observaties eisten, hebben geleid tot een wetenschappelijke revolutie. In de chemie begon dit met Robert Boyle (1627-1691), die met een vergelijking kwam die bekend staat als Boyle's Law over de kenmerken van gasvormige toestand. De chemie kwam inderdaad op de leeftijd toen Antoine Lavoisier (1743-1794) in 1783 de theorie van het behoud van de massa ontwikkelde; en de ontwikkeling van de atoomtheorie door John Dalton rond de 1800. De wet inzake het behoud van de massa heeft geleid tot een herformulering van de chemie op basis van deze wet en de zuurstoftheorie van de verbranding, die grotendeels gebaseerd was op het werk van Lavoisier. De fundamentele bijdragen van Lavoisier aan de chemie waren het resultaat van een bewuste poging om alle experimenten in het kader van één enkele theorie te integreren. Hij zette het consequente gebruik van de chemische balans op, gebruikte zuurstof om de flogiston-theorie omver te werpen, ontwikkelde een nieuw systeem van chemische nomenclatuur en droeg bij aan het moderne metrieke systeem. Lavoisier heeft ook gewerkt om de archaïsche en technische taal van de chemie te vertalen in iets dat gemakkelijk te begrijpen is door de grotendeels ongeschoolde massa's, wat leidt tot een groter algemeen belang in de chemie. Al deze vooruitgang in de chemie leidde tot wat gewoonlijk de chemische revolutie wordt genoemd. De bijdragen van Lavoisier leidden tot wat nu hedendaagse chemie wordt genoemd, de chemie die wordt bestudeerd in onderwijsinstellingen over de hele wereld. Door deze en andere bijdragen wordt Antoine Lavoisier vaak gevierd als de "vader van de moderne chemie"[18]. De latere ontdekking van Friedrich Wöhler dat veel natuurlijke stoffen, organische verbindingen, inderdaad kunnen worden gesynthetiseerd in een chemielaboratorium hielp ook de moderne chemie uit haar kindertijd te rijpen. De ontdekking van de chemische elementen heeft een lange geschiedenis sinds de tijd van alchemie en culminerend in de ontdekking van het periodiek systeem van de chemische elementen door Dmitri Mendeleev (1834-1907) en latere ontdekkingen van bepaalde synthetische elementen. Etymologie Hoofdartikel: Chemie (etymologie) Het woord chemie komt uit de eerdere studie van alchemie, een reeks praktijken die elementen van chemie, metallurgie, filosofie, astrologie, astronomie, mystiek en geneeskunde omvat. Alchemie wordt op haar beurt afgeleid van het Arabisch woord "ك ي ي ء" dat "waarde" betekent, wordt het algemeen beschouwd als de zoektocht naar het omzetten van lood of een ander gemeenschappelijk uitgangsmateriaal in goud[21]. Deze taalkundige relatie tussen het nastreven van waarde en alchemie zou een Egyptische oorsprong hebben. Velen geloven dat het Arabisch woord "alchemie" is afgeleid van het woord Chemi of Kimi, de oude naam van Egypte in Egypte.[22][23][24] Het woord werd vervolgens geleend door de Grieken en door de Arabieren, toen zij in de 7e eeuw Alexandrië (Egypte) bezaten. De Arabieren voegden het Arabische artikel "al" aan het woord toe, wat resulteerde in het woord (al-kīmiyā). Aldus werd een alchemicus in de volksmond een 'chemicus' genoemd, en later werd het suffix 'droog' toegevoegd om de kunst van de chemicus te beschrijven als 'chemie'. Definities Achteraf lijkt de definitie van chemie onveranderlijk per decennium, aangezien nieuwe ontdekkingen en theorieën de functionaliteit van de wetenschap versterken. Hieronder wordt een aantal standaarddefinities weergegeven die door verschillende genoteerde chemici worden gebruikt: ・ Alchemie (330) - onderzoek naar de samenstelling van water, beweging, groei, embolie, ontkalking, het trekken van de gedistilleerde drank uit het lichaam en het binden van de sterke drank in het lichaam (Zosimos). ・ Chymistry (1661) - onderwerp van de materiaalbeginselen van mengkoren (Boyle). ・ Chymistry (1663) - een wetenschappelijke kunst waarmee je lichamen leert oplossen en daaruit de verschillende stoffen kunt putten op hun samenstelling, en hoe je ze weer kunt verenigen, en ze tot een hogere perfectie (Glaser) kan uitscheiden. ・ Chemie (1730) - de kunst van het oplossen van gemengde, samengestelde of samengevoegde lichamen in hun principes; en het samenstellen van dergelijke lichamen van deze principes (Stahl). ・ Chemie (1837) - de wetenschap die zich bezighoudt met de wetten en effecten van moleculaire krachten (Dumas). ・ Chemie (1947) - de wetenschap van stoffen: hun structuur, hun eigenschappen en de reacties die ze veranderen in andere stoffen (Pauling). ・ Chemie (1998) - het onderzoek naar materie en de veranderingen die het ondergaat (Chang). Basisbegrippen Verschillende begrippen zijn essentieel voor het onderzoek van de chemie; sommige zijn: Atom Main article: Atom An atom is de basiseenheid van de chemie. Het bestaat uit een positief geladen kern (de atoomkern) die protonen en neutronen bevat en die een aantal elektronen in stand houdt om de positieve lading in de kern in evenwicht te brengen. Het atoom is ook de kleinste entiteit die kan worden overwogen om een aantal van de chemische eigenschappen van het element te behouden, zoals elektronegativiteit, ionisatiepotentieel, voorkeuroxidatiestatus(s), coördinatienummer en voorkeurstypes voor het vormen van obligaties (bv. metallisch, ionisch, covalent). Voornaamste artikel: Chemisch element Het begrip chemisch element houdt verband met dat van chemische stof. Een chemisch element wordt gekenmerkt door een bepaald aantal protonen in de kern van zijn atomen. Dit aantal is gekend als atoomaantal van het element. Bijvoorbeeld, zijn alle atomen met 6 protonen in hun kernen atomen van het chemische element koolstof, en alle atomen met 92 protonen in hun kernen zijn atomen van het element uranium. Er bestaan op natuurlijke wijze 94 verschillende chemische elementen of typen atomen op basis van het aantal protonen. Nog eens 18 zijn door de IUPAC erkend als zijnde slechts kunstmatig bestaand. Hoewel alle kernen van alle atomen die tot één element behoren hetzelfde aantal protonen zullen hebben, hebben zij niet noodzakelijkerwijs hetzelfde aantal neutronen, worden dergelijke atomen isotopen genoemd. In feite kunnen er verschillende isotopen van een element bestaan. De meest geschikte presentatie van de chemische elementen is in het periodiek overzicht van de chemische elementen, dat elementen groepeert naar atomair getal. Door zijn ingenieuze opstelling, delen de groepen, of de kolommen, en de periodes, of de rijen, van elementen in de lijst of verscheidene chemische eigenschappen, of volgen een bepaalde trend in kenmerken zoals atoomstraal, elektronegativiteit, enz. De lijsten van de elementen door naam, door symbool, en door atoomaantal zijn ook beschikbaar. Samengestelde hoofdartikel: Chemische verbinding A is een stof met een bepaalde verhouding van atomen van bepaalde chemische elementen die de samenstelling ervan bepaalt, en een bepaalde organisatie die de chemische eigenschappen bepaalt. Water is bijvoorbeeld een verbinding die waterstof en zuurstof bevat in de verhouding van twee tot één, met het zuurstofatoom tussen de twee waterstofatomen en een hoek van 104,5° daartussen. De verbindingen worden gevormd en onderling omgezet door chemische reacties. Stof Hoofdartikel: Chemische stof Een chemische stof is een soort stof met een bepaalde samenstelling en eigenschappen[33]. Strikt genomen is een mengsel van verbindingen, elementen of verbindingen en elementen geen chemische stof, maar wel een chemische stof. De meeste stoffen die we in ons dagelijks leven tegenkomen zijn een soort mengsel, bijvoorbeeld lucht, legeringen, biomassa, enz. De nomenclatuur van stoffen is een essentieel onderdeel van de chemie. In het algemeen verwijst het naar een systeem voor de naamgeving van chemische verbindingen. Eerder in de geschiedenis van de chemie kregen de ontdekkers hun naam, wat vaak tot enige verwarring en moeilijkheden leidde. Het IUPAC-systeem van chemische nomenclatuur biedt de chemici echter de mogelijkheid om bij naam specifieke verbindingen te specificeren uit de grote verscheidenheid aan mogelijke chemische stoffen. De standaardnomenclatuur van chemische stoffen is vastgesteld door de International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). Er bestaan duidelijk omschreven systemen voor de benaming van chemische soorten. Organische verbindingen worden aangeduid volgens het systeem van de organische nomenclatuur[34]. Anorganische verbindingen worden aangeduid volgens het anorganische nomenclatuursysteem[35]. Bovendien heeft de Chemical Abstracts Service een methode ontwikkeld om chemische stoffen te indexeren. In dit schema kan elke chemische stof worden geïdentificeerd aan de hand van een nummer dat bekend staat als CAS-registratienummer. Molecule Hoofdartikel: Molecule A is het kleinste ondeelbare deel, naast een atoom, van een zuivere chemische stof met haar unieke chemische eigenschappen, dat wil zeggen de mogelijkheid om een bepaalde reeks chemische reacties met andere stoffen te ondergaan. Moleculen kunnen bestaan als elektrische neutrale eenheden, in tegenstelling tot ionen. Moleculen zijn typisch een reeks atomen die samen door covalente obligaties worden gebonden, zodat de structuur elektrisch neutraal is en alle valentielectrons met andere elektronen of in bindingen of in enige paren in paren worden gerangschikt. Een moleculaire structuur toont de bindingen en relatieve posities van atomen in een molecuul zoals dat in Paclitaxel hier getoond. Een van de belangrijkste kenmerken van een molecuul is de geometrie die vaak de structuur ervan wordt genoemd. Hoewel de structuur van diatomische, triatomische of tetra-atoommoleculen triviaal kan zijn (lineair, hoekig, pyramidaal enz.), kan de structuur van polyatomische moleculen, die uit meer dan zes atomen (van verschillende elementen) bestaan, van cruciaal belang zijn voor de chemische natuur ervan. Mole hoofdartikel: mol (eenheid) Een mol is de hoeveelheid van een stof die evenveel elementaire entiteiten (atomen, moleculen of ionen) bevat als atomen in 0,012 kg (of 12 g) koolstof-12, waar de koolstof12-atomen in rust en in hun toestand op de grond niet zijn gebonden[36]. Dit getal staat bekend als de Avogadro-constante en wordt empirisch bepaald. De thans aanvaarde waarde is 6,02214179 × 1023 mol-1 (CODATA 2007). De beste manier om de betekenis van de term 'mol' te begrijpen, is het vergelijken met termen zoals dozijn. Net zoals een dozijn gelijk is aan 12, is één mol gelijk aan 6,02214179(30) × 1023. De term wordt gebruikt omdat het veel gemakkelijker is om bijvoorbeeld 1 mol koolstofatomen te noemen dan 6,02214179(30) × 1023 koolstofatomen. Evenzo kunnen we het aantal entiteiten omschrijven als een veelvoud of een fractie van 1 mol, bijvoorbeeld 2 mol of 0,5 mol. De mol is een absoluut getal (zonder eenheden) en kan elk type elementair object beschrijven, hoewel het gebruik van de mol meestal beperkt is tot het meten van subatomaire, atomaire en moleculaire structuren. Het aantal mol van een stof in één liter oplossing staat bekend als de molariteit ervan. Molarity is de gemeenschappelijke eenheid die wordt gebruikt om de concentratie van een oplossing in de fysische chemie uit te drukken. Ionen en zouten Hoofdartikel: Ion Een ion is een geladen soort, een atoom of een molecuul, die een of meer elektronen heeft verloren of gewonnen. Positief geladen kationen (bv. natriumkation Na+) en negatief geladen anionen (bv. chloride Cl-) kunnen een kristallijn rooster van neutrale zouten vormen (bv. natriumchloride NaCl). Voorbeelden van polyatomische ionen die niet opsplitsen tijdens zure basereacties zijn hydroxide (OH) en fosfaat (PO43-). Ionen in de gasfase worden vaak plasma genoemd. Zuurgraad en basisstof Hoofdartikel: Zuur Een stof kan vaak worden ingedeeld als zuur of als base. Dit gebeurt vaak op basis van een bepaalde reactie, namelijk de uitwisseling van protonen tussen chemische verbindingen. De Amerikaanse chemicus, Gilbert Newton Lewis, heeft echter een uitbreiding van deze indelingsmethode doorgevoerd; in deze indelingswijze is de reactie niet beperkt tot die welke in een waterige oplossing voorkomen, zodat zij niet langer beperkt is tot oplossingen in water. Volgens het concept "Lewis" zijn de cruciale dingen die worden uitgewisseld ladingen Er zijn verschillende andere manieren waarop een stof kan worden ingedeeld als zuur of als basis, zoals blijkt uit de geschiedenis van dit concept "Phase-hoofdartikel": fase (materie) Naast de specifieke chemische eigenschappen die verschillende chemische classificaties onderscheiden, kunnen chemische stoffen in verschillende fasen bestaan. De chemische indelingen zijn grotendeels los van deze bulkfaseclassificatie; een aantal meer exotische fasen zijn echter onverenigbaar met bepaalde chemische eigenschappen. Een fase is een reeks toestanden van een chemisch systeem met vergelijkbare structurele bulkeigenschappen onder een reeks omstandigheden, zoals druk of temperatuur. De fysieke eigenschappen, zoals dichtheid en brekingsindex neigen tot herfst binnen waarden kenmerkend voor de fase. De fase van de materie wordt bepaald door de faseovergang, dat wil zeggen wanneer de energie die in het systeem wordt ingebracht of uit het systeem wordt gehaald, in een herschikking van de structuur van het systeem wordt opgenomen, in plaats van de bulkomstandigheden te veranderen. Soms kan het onderscheid tussen fasen ononderbroken zijn in plaats van het hebben van een afzonderlijke grens, in dit hoesje wordt de kwestie beschouwd als in een superkritische staat. Wanneer drie staten gebaseerd op de voorwaarden ontmoeten, is het gekend als drievoudig punt en aangezien dit onveranderlijk is, is het een geschikte manier om een reeks voorwaarden te bepalen. De meest bekende voorbeelden van fasen zijn vaste stoffen, vloeistoffen en gassen. Veel stoffen vertonen meerdere vaste fasen. Bijvoorbeeld, zijn er drie fasen van stevig ijzer (alpha-, gamma, en delta) die op temperatuur en druk gebaseerd variëren. Een belangrijk verschil tussen de vaste fasen is de kristalstructuur of de opstelling van de atomen. Een andere fase die vaak voorkomt in het chemisch onderzoek is de waterfase, de toestand van stoffen die in waterige oplossing (d.w.z. in water) worden opgelost. Minder bekende fasen zijn plasmas, Bose-Einstein-condensaten en fermioncondensaten en de paramagnetische en ferromagnetische fasen van magnetische materialen. Terwijl de meeste bekende fasen zich bezighouden met driedimensionale systemen, is het ook mogelijk om analogen te definiëren in tweedimensionale systemen, die aandacht hebben gekregen voor de relevantie ervan voor systemen in de biologie. Redox Hoofdartikel: Redox Het is een concept dat verband houdt met het vermogen van atomen van verschillende stoffen om elektronen te verliezen of te winnen. Stoffen die andere stoffen kunnen oxideren, zijn oxidatief en worden oxidatiemiddelen of oxidatiemiddelen genoemd. Een oxidant verwijdert elektronen uit een andere stof. Ook stoffen die andere stoffen kunnen reduceren, worden reductief genoemd en worden reducerende stoffen, reductiemiddelen of reduceermiddelen genoemd. Een reductant brengt elektronen over naar een andere stof en wordt dus zelf geoxideerd. Omdat het elektronen 'doneert' heet het ook een elektronendonor. De oxidatie en de vermindering verwijzen behoorlijk naar een verandering in oxidatie aantal-de daadwerkelijke overdracht van elektronen kunnen nooit voorkomen. De oxidatie wordt dus beter gedefinieerd als een toename van het oxidatienummer en een vermindering als een afname van het oxidatienummer. Bindende elektronenatomische en moleculaire orbitale atomen atomen die in moleculen of kristallen aan elkaar kleven, zouden met elkaar verbonden zijn. Een chemische verbinding kan worden gevisualiseerd als het meerpolige evenwicht tussen de positieve ladingen in de nuclei en de negatieve aantijgingen die er over de nuclei naar boven komen. Meer dan eenvoudige aantrekking en afkeer, karakteriseren de energie en de distributie de beschikbaarheid van een elektron aan band aan een ander atoom. Een chemische verbinding kan ofwel een covalente binding zijn, een ionische binding, een waterstofverbinding, of alleen maar door de Van der Waals-kracht. Elk van deze obligatie wordt toegeschreven aan een potentieel. Deze potentialen creëer de interacties die atomen in moleculen of kristallen bijeenhouden. In veel eenvoudige verbindingen, de Theorie van de Bond van de Valence, het model van de Reparatie van de Paar van het Schilddertoestel van de Valence (VSEPR), en het concept oxidatienummer kunnen worden gebruikt om moleculaire structuur en samenstelling te verklaren. Op dezelfde manier kunnen theorieën uit de klassieke fysica worden gebruikt om veel ionische structuren te voorspellen. Met complexere verbindingen, zoals metaalcomplexen, is de valentieverbindingstheorie minder toepasbaar en worden in het algemeen alternatieve benaderingen, zoals de moleculaire orbitale theorie, gebruikt. Zie diagram op elektronische orbitalen. Reactie Hoofdartikel: Chemische reactie Wanneer een chemische stof wordt getransformeerd als gevolg van de interactie met een andere of energie, wordt een chemische reactie verondersteld te hebben plaatsgevonden. Chemische reactie is daarom een begrip dat verband houdt met de "reactie" van een stof wanneer deze in nauw contact komt met een andere stof, als mengsel of als oplossing; blootstelling aan een bepaalde vorm van energie, of beide. Het resulteert in een zekere uitwisseling van energie tussen de onderdelen van de reactie en met de systeemomgeving, die een ontworpen vaten kunnen zijn die vaak laboratoriumglaswerk zijn. Chemische reacties kunnen leiden tot de vorming of dissociatie van moleculen, d.w.z. moleculen die uiteenvallen om twee of meer kleinere moleculen te vormen, of tot een herschikking van atomen binnen of over moleculen. Chemische reacties zijn meestal het maken of breken van chemische bindingen. Oxidatie, reductie, dissociatie, neutralisatie op basis van zuur en moleculaire reorganisatie zijn enkele van de veelgebruikte soorten chemische reacties. Een chemische reactie kan op symbolische wijze worden afgebeeld door middel van een chemische vergelijking. Terwijl bij een niet-nucleaire chemische reactie het aantal en het soort atomen aan beide zijden van de vergelijking gelijk zijn, geldt voor een nucleaire reactie dit alleen voor de nucleaire deeltjes, namelijk protonen en neutronen. De volgorde van de stappen waarin de reorganisatie van de chemische bindingen kan plaatsvinden in het kader van een chemische reactie, wordt het mechanisme genoemd. Een chemische reactie kan worden gepland in een aantal stappen, die elk een andere snelheid kunnen hebben. Vele reactietussenproducten met wisselende stabiliteit kunnen dus in de loop van een reactie worden overwogen. Er worden reactiemechanismen voorgesteld om de kinetiek en de relatieve productmix van een reactie te verklaren. Veel natuurkundigen zijn gespecialiseerd in het verkennen en voorstellen van de mechanismen van verschillende chemische reacties. Verscheidene empirische regels, zoals de Woodward-Hoffmann-regels, komen vaak handig aan, terwijl ze een mechanisme voor een chemische reactie voorstellen. Volgens het goudboek van de IUPAC is een chemische reactie een proces dat resulteert in de onderlinge verbouwing van chemische soorten". Bijgevolg kan een chemische reactie een elementaire reactie of een stapsgewijze reactie zijn. Er wordt een extra voorbehoud gemaakt, in die zin dat deze definitie ook hoesjes omvat waarbij de onderlinge verbouwing van de overeenstemming experimenteel waarneembaar is. Dergelijke aantoonbare chemische reacties betreffen gewoonlijk reeksen van moleculaire eenheden zoals aangegeven in deze definitie, maar het is vaak conceptueel handig om de term ook te gebruiken voor veranderingen waarbij afzonderlijke moleculaire entiteiten betrokken zijn (d.w.z. "microscopische chemische voorvallen"). Equilibrium Hoofdartikel: Chemisch evenwicht Hoewel het begrip evenwicht in de wetenschappen op grote schaal wordt gebruikt, ontstaat het in de chemie, wanneer een aantal verschillende toestanden van de chemische samenstelling mogelijk zijn. Bijvoorbeeld in een mengsel van verschillende chemische verbindingen die met elkaar kunnen reageren, of wanneer een stof in meer dan één soort fase cadeau kan zijn. Een systeem van chemische stoffen met een evenwichtige samenstelling is meestal niet statisch; de moleculen van de stoffen blijven met elkaar reageren, waardoor een dynamisch evenwicht ontstaat. Het begrip beschrijft dus de toestand waarin de parameters zoals de chemische samenstelling in de loop der tijd ongewijzigd blijven. Het cadeau van chemische stoffen in biologische systemen is altijd niet in evenwicht, maar ver van evenwicht. Energie Hoofdartikel: Energie In de context van de chemie is energie een eigenschap van een stof als gevolg van haar atomaire, moleculaire of aggregaatstructuur. Aangezien een chemische transformatie gepaard gaat met een verandering van een of meer van deze soorten structuren, gaat deze altijd gepaard met een toename of afname van de energie van de betrokken stoffen. Er wordt energie in de vorm van warmte of licht overgebracht tussen de omgeving en de reagentia van de reactie; zo kunnen de producten van een reactie min of meer energie hebben dan de reagentia. Er wordt gezegd dat een reactie exergonisch is als de uiteindelijke toestand op de energieschaal lager is dan de toestand van het initiaal; in het hoesje van rengonische reacties is de situatie omgekeerd. Een reactie zou exotherm zijn als de reactie warmte afgeeft aan de omgeving; in het hoesje van endothermische reacties absorbeert de reactie warmte uit de omgeving. Chemische reacties zijn altijd niet mogelijk tenzij de reagentia een energiebarrière, de activeringsenergie genoemd, omhullen. De snelheid van een chemische reactie (bij een bepaalde temperatuur T) is gerelateerd aan de activeringsenergie E, door de bevolkingsfactor e - E / kT van Boltzmann, d.w.z. de waarschijnlijkheid dat het molecuul bij de gegeven temperatuur T een energie heeft die groter is dan of gelijk is aan E. Deze exponentiële afhankelijkheid van een reactiesnelheid bij temperatuur is de Arrhenius-vergelijking. De activeringsenergie die nodig is voor een chemische reactie kan de vorm aannemen van warmte, licht, elektriciteit of mechanische kracht in de vorm van ultrageluid. Een daarmee verband houdend concept van vrije energie, waarin ook rekening wordt gehouden met entropie, is een zeer nuttig middel om de haalbaarheid van een reactie te voorspellen en het evenwicht van een chemische reactie in chemische thermodynamica te bepalen. Een reactie is alleen mogelijk als de totale verandering in de vrije energie van Gibbs negatief is, als deze gelijk is aan nul, dan wordt gezegd dat de chemische reactie in evenwicht is. Er bestaan slechts beperkte energievormen voor elektronen, atomen en moleculen. Deze worden bepaald door de regels van de kwantummechanica, die kwantificering van de energie van een gebonden systeem vereisen. De atomen/moleculen in een hogere energietoestand zouden opgewonden zijn. De moleculen/atomen van stoffen in een opgewonden energietoestand zijn vaak veel reactiever, dat wil zeggen, vatbaarder voor chemische reacties. De fase van een stof wordt altijd bepaald door de energie en de energie van de omgeving. Wanneer de intermoleculaire krachten van een stof zodanig zijn dat de energie van de omgeving niet voldoende is om ze te overwinnen, gebeurt dit in een meer geordende fase zoals vloeistof of vaste stof, zoals het hoesje met water (H2O); een vloeistof bij kamertemperatuur omdat de moleculen ervan gebonden zijn door waterstofbindingen[43]. Terwijl waterstofsulfide (H2S) een gas is bij kamertemperatuur en standaarddruk, omdat de moleculen ervan gebonden zijn door geringere interacties tussen dipool en dipool. De overdracht van energie van de ene chemische stof naar de andere hangt af van de omvang van de energie-quanta die door de ene stof wordt uitgestoten. Warmteenergie wordt echter vaak gemakkelijker van bijna elke stof naar een andere overgebracht, omdat de fononen die verantwoordelijk zijn voor trillingen en rotatiemogelijkheden in een stof veel minder energie hebben dan de fotonen die voor de elektronische energieoverdracht worden gebruikt. Omdat trillings- en rotatiedrukniveaus nauwer van elkaar zijn dan elektronische energieniveaus, wordt warmte gemakkelijker overgedragen tussen stoffen in vergelijking met lichte of andere vormen van elektronische energie. Zo wordt ultraviolette elektromagnetische straling bijvoorbeeld niet met evenveel efficiëntie van de ene stof naar de andere overgebracht als thermische of elektrische energie. Het bestaan van kenmerkende energieniveaus voor verschillende chemische stoffen is nuttig voor de identificatie ervan door analyse van spectrale lijnen. Verschillende soorten spectra worden vaak gebruikt in chemische spectroscopie, bv. IR, microgolf, NMR, ESR, enz. Spectroscopie wordt ook gebruikt om de samenstelling van afgelegen objecten - zoals sterren en verafgelegen sterrenstelsels - te identificeren door hun stralingsspectra te analyseren. De term chemische energie wordt vaak gebruikt om aan te geven dat een chemische stof een transformatie kan ondergaan door middel van een chemische reactie of om andere chemische stoffen te transformeren.