För kemister är atomen den mest elementära byggstenen i materien. Det är visserligen sant att atomen kan delas in i ännu mer elementära byggstenar, men det är på atomnivå som de första distinkta ”kemiska” egenskaperna börjar uppträda. Det finns många olika typer av atomer, som du kan se i det periodiska systemet över grundämnena, var och en med sina egna distinkta kemiska egenskaper. Från dessa atomer kan molekyler sättas samman. Molekyler är grupper av atomer som hålls samman av krafter som kallas kemiska bindningar.

Materiens tillstånd

Materia kan delas in i tre olika tillstånd:

  • SOLID – har en bestämd volym, en bestämd form och är stel.
  • FLYTANDE – har en bestämd volym men ingen bestämd form.
  • GAS – har ingen bestämd volym, ingen bestämd form och kan lätt komprimeras till en mindre volym.
Demo:

    Cl2(g), Br2(l), I2(s) Doppa Br2(l) i flytande kväve och gör Br2(s)

Blandningar

Ett ämne som innehåller endast en typ av atom eller en typ av molekyl är ett rent ämne. Det mesta av den materia som omger oss består dock av blandningar av rena ämnen. Luft, trä, stenar och jord är exempel på sådana blandningar. Blandningar kan vidare klassificeras som homogena och heterogena.

Homogena blandningar

Homogena blandningar är jämnt blandade på atom- eller molekylnivå. Dessa typer av blandningar kallas också för lösningar. Nedan följer några exempel på homogena blandningar.

Luft är en homogen blandning (gaslösning) av gaserna N2, O2, H2O och CO2. Däremot skulle en behållare med varje gas för sig själv vara ett rent ämne. Först när de blandas på molekylär nivå är de en homogen blandning (eller gaslösning).

Mässing är en homogen blandning (fast lösning) av koppar och zink. Återigen är varje metall i sig själv en ren substans. Endast när de blandas på atomnivå är de en homogen blandning (eller fast lösning).

Beer är en homogen blandning (flytande lösning) av H2O, C2H5OH och några andra ämnen. (Det finns ingen ölmolekyl. Den molekyl som ger öl dess berusande egenskap är etanol.)

Demo:

  1. Blanda vatten och etanol för att skapa en homogen lösning – visa även begreppet molär volym.

Heterogena blandningar

Heterogena blandningar är inte jämnt blandade på atomär eller molekylär nivå. Till exempel

Salt och peppar, chokladkakor eller en Twix™ chokladkaka, …

är alla exempel på heterogena blandningar, där ämnena inte blandas på molekylär nivå.

Demo:

  1. Separera järnfilspån och svavel med en magnet.
  2. Separera druvsoda i orange och blå lösningar med hjälp av kromatografi.

Alla blandningar, heterogena och homogena, kan separeras till rena ämnen med hjälp av fysikaliska metoder, till exempel destillation eller kromatografi.

    Science Calculator App

    Fysisk förändring

    Alla förändringar av materia som inte ändrar typen av atomer och molekyler i materien kallas en fysisk förändring. Vatten som kokar är ett exempel på en fysisk förändring. När vatten kokar övergår det från ett flytande tillstånd till ett gasformigt tillstånd. Kemister skulle representera denna process på följande sätt:

    H2O(l) → H2O(g)

    Här står (l) för vätska och (g) för gas. Eftersom detta är en fysisk förändring förändras H2O-molekylen inte.

    Demo:

      CO2(s) → CO2(g) H2O2(l) → H2O2(g)

    Kemisk förändring

    Molekyler kan å andra sidan dela sig eller kombineras för att skapa andra typer av molekyler. Processen där en molekyl omvandlas till en annan molekyl kallas kemisk förändring.

    Demo:

    1. C2H5OH + 2 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O2(g)

    För att hjälpa oss att förstå begreppet kemisk förändring ska vi undersöka varför glödlampor är gjorda som de är. En glödlampa fungerar genom att elektrisk ström passerar genom en volframtråd inuti glödlampan. Volframtråden är förseglad inuti en glaskolv eftersom glödlampan skulle brinna ut mycket snabbt om man gjorde detta i luft. Detta beror på att volframtråden genomgår en kemisk reaktion med O2-gasen i luften för att bilda volframoxid.

    2W+3O2→ 2WO3

    För att förhindra denna reaktion avlägsnas allt syre från luften som är innesluten i glödlampan.

    Kemisk förändring

    Om syre läcker in i glödlampan reagerar volframtråden och blir till volframoxid, och den oxiderade tråden kan inte längre lätt passera elektrisk ström. Om du försöker låta elektrisk ström passera genom den oxiderade tråden kommer den snabbt att värmas upp och gå sönder. Det vill säga glödlampan brinner ut.

    Demo:

    1. Glödlampa med hål borrat i glödlampan.

    Hemläxa från Chemisty, The Central Science, 10th Ed.

    1.1, 1.2, 1.9, 1.19, 1.21