Kemija: razlika med redakcijama

dodanih 70 zlogov ,  pred 5 leti
pregled
m (vrnitev sprememb uporabnika 84.52.137.45 (pogovor) na zadnje urejanje uporabnika SportiBot)
(pregled)
[[Slika:Antoine_lavoisier_color.jpg|thumb|right|250px|Antoine Lavoisier (1743-1794), »oče sodobne kemije«]]
'''Kemija''' (koptsko/egipčansko kēme - ''(črna) zemlja'', [[grščina|grško]] {{jezik-el2|χημεία}}: himia - ''umetnost (predelave) [[Kovina|kovin]]'', [[arabščina|arabsko]] الخيمياء: al-kīmiyá - ''umetnost pretvarjanja'') je [[znanost]], ki preučuje sestavo, zgradbo in lastnosti snovi ter spremembe, do katerih pride med [[Kemijska reakcija|kemijskimi reakcijami]]. Kemija je tudi fizikalna znanost, ki preučuje zgradbo [[atom]]ov, [[Molekula|molekul]], [[kristal]]ov in drugih oblik snovi in energetske spremembe, do katerih pride med kemijskimi reakcijami. Sodobna kemija se je razvila iz [[alkimija|alkimije]] po »kemijski revoluciji« leta [[1773]].
 
Kemija se je sčasoma razdelila na več disciplin, ki jih ni mogoče natančno razmejiti. Mednje spadajo [[anorganska kemija]], ki preučuje snovi neorganskega izvora, [[organska kemija]], ki preučuje organske snovi (kemijo [[ogljik]]a), [[biokemija]], ki preučuje snovi v živih organizmih, [[fizikalna kemija]], ki preučuje predvsem energetske spremembe ter [[analizna kemija]], ki z [[Kemijska analiza|analizo]] [[vzorec|vzorcev]] ugotavlja sestavo in zgradbo snovineznanih vzorcev. V zadnjih letih so se pojavile tudi zelo specializirane poddiscipline, na primer [[nevrokemija]], ki preučuje kemijo [[živčni sistem|živčnega sistema]] [[živali]] (predvsem [[človek]]a).
 
== Uvod ==
Kemija je [[znanost]], ki preučuje vzajemno delovanje kemičnih spojin,<ref>[http://chemweb.ucc.ie/what_is_chemistry.htm What is Chemistry?]</ref> ki so sestavljene iz [[atom]]ov, ti pa iz subatomskih delcev: [[proton]]ov, [[elektron]]ov in [[nevtron]]ov.<ref>[http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=49 Matter: Atoms from Democritus to Dalton] by Anthony Carpi, Ph.D.</ref> Atomi se spajajo in tvorijo [[molekula|molekule]] in [[kristal]]e. Kemijo pogosto imenujemo »osrednja« znanost, ker povezuje druge naravoslovne znanosti, na primer [[astronomija|astronomijo]], [[fizika|fiziko]], [[ekologija|ekologijo]], [[biologija|biologijo]] in [[geologija|geologijo]].<ref>Theodore L. Brown, H. Eugene Lemay, Bruce Edward Bursten, H. Lemay. ''Chemistry: The Central Science''. Prentice Hall; 8. izdaja (1999). ISBN 0-13-010310-1. str. 3-4.</ref><ref>Carsten Reinhardt. ''Chemical Sciences in the 20th Century: Bridging Boundaries''. Wiley-VCH, 2001. ISBN 3-527-30271-9. str. 1-2.</ref>
 
Razvoj kemije sega daleč v [[zgodovina|zgodovino]], v čas pred začetkom [[alkimija|alkimije]], ki se je več stoletij prakticirala v različnih delih sveta, predvsem na [[Bližnji vzhod|Bližnjem vzhodu]].<ref>[http://etext.lib.virginia.edu/cgi-local/DHI/dhi.cgi?id=dv1-04 Dictionary of the History of Ideas: Alchemy]</ref> Prvi kemiki so bili verjetno [[Stari Egipt|Egipčani]], ki so že pred 4000 leti uporabljali kozmetične preparate, ki so bili produkt kemijske sinteze.<ref>[http://www.newscientist.com/article/mg16121734.300-first-chemists.html First chemists], February 13, 1999, New Scientist</ref> Do leta 1000 pr. n. št. so stare civilizacije znale pridobivati [[kovina|kovine]] z [[ruda|rud]] in izdelovati [[keramika|keramiko]], [[glazura|glazure]], [[steklo]], [[barvilo|barvila]] in [[pigment]]e. Poznale so tudi [[fermentacija (biokemija)|fermentacijo]] [[vino|vina]] in [[pivo|piva]], [[usnje|strojenje usnja]], [[tkanina|barvanje tkanin]] in [[milo|kuhanje mila]].
 
Stvari, ki nas obdajajo, so takšne zaradi lastnosti snovi, iz katerih so zgrajene: [[jeklo]] je [[trdota|trše]] od [[železo|železa]], ker so v njem atomi povezani v bolj togo kristalno strukturo, les se vname, ker se nad neko temperaturo spontano veže s [[kisik]]om iz [[zrak]]a in tako naprej. Kemične spojine se delijo glede na njihovo zgradbo, agregatno stanje in kemijsko sestavo. Z ugotavljanjem sestave in zgradbe snovi se ukvarja analitskaanalizna kemija.
 
Pretvorbo snovi v eno ali več drugih snovi imenujemo [[kemijska reakcija]]<ref>IUPAC Gold Book [http://www.iupac.org/goldbook/C01033.pdf Definition]</ref>, ki jo zapišemo s simboli v [[kemijska enačba|kemijski enačbi]]. Število atomov vseh elementov na levi in desni strani enačbe je zaradi [[zakon o ohranitvi mase|zakona o ohranitvi mase]]. Kemijsko reakcijo običajno spremljajo tudi energetske spremembe, na primer oddajenje in sprejemanje [[toplota|toplote]], ki se podrejajo nekim osnovnim pravilom – kemijskim zakonom.
 
Kemija je učni predmet na vseh osnovnih in srednjih šolah. Na teh nivojih se poučuje tako imenovana splošna kemija, ki zajema osnovne pojme kemije in spoznavanje orodij in veščin, ki so potrebne za začetek študija kemije na univerzitetnem nivoju. Na najvišjem nivoju se s kemijo ukvarjajo znanstveniki – kemiki, ki so običajno specialisti za eno ali več poddisciplin.<ref>[http://www.calmis.ca.gov/file/occguide/CHEMIST.HTM California Occupational Guide Number 22: Chemists]</ref>
 
== Zgodovina ==
Kemija se je začela verjetno z opazovanjem gorenja, ki je pripeljalo do odkritja [[keramika|keramike]], [[steklo|stekla]] in [[metalurgija|metalurgije]] – veščine pridobivanja [[kovina|kovin]] iz [[ruda|rud]]. Zaradi pomanjkljivega znanja je ogenj postal tista mistična sila, ki je pretvarjala snov v drugo snov (gorenje lesa, izparevanje vode) in istočasno dajala [[toplota|toploto]] in [[svetloba|svetlobo]]. Filozofski poskusi, da bi pojasnili, zakaj imajo različne snovi različne lastnosti (barvo, gostoto, vonj...), zakaj obstojajo v treh agregatih stanjih (trdno, tekoče in plinasto) in pri enakih pogojih reagirajo različno, so pripeljali do prvih teorij o naravi in kemiji. EnaPo prvih teorijrazlagah jeso trdila,svet da sosestavljali štirje glavni elementi: [[voda]], [[ogenj]], [[prst (pedologija)|zemlja]] in [[zrak]].
 
[[Stari Grki|Grška]] [[atomizem|atomista]] [[Demokrit]] (470-400 pr. n. št.) in [[Levkip]] (prva polovica 5. stoletja pr. n. št.) sta bila prva, ki sta trdila, da so snovi sestavljene iz majhnih nedeljivih delcev – [[atom]]ov. Zaradi pomanjkanja znanstvenih dokazov je bilo njuno teorijo o obstoju atomov zelo lahko ovreči. Teorija o štirih elementih se je še dolgo obdržala, verjetno tudi zato, ker jo je zagovarjal [[Aristotel]] (384 — 322 pr. n. št.). Aristotel je obstoječim štirim elementom dodal petiše elementpetega – [[eter (razločitevfizika)|eter]] – ki je predstavljal božansko silo. Takšno učenje je kasneje sprejela tudi [[Rimskokatoliška cerkev|Cerkev]]. Grški atomizem je v delu ''De Rerum Natura'' (O naravi stvari)<ref>{{cite web
|last=Lucretius
|title=de Rerum Natura (On the Nature of Things)
|url=http://classics.mit.edu/Carus/nature_things.html
|accessdate=2007-01-09}}
</ref> leta 50 pr. n. št. napisal [[Stari Rimljani|rimski]] [[filozof]] [[Tit Lukrecij Kar]].<ref>{{cite web
|last=Simpson
|first=David
|url=http://www.iep.utm.edu/l/lucretiu.htm
|accessdate= 2007-01-09}}
</ref>
 
[[Slika:Pietro Longhi 021.jpg|thumb|left|200px|''Alchymisté'', slika Pietra Longhija (1702-1785)]]
 
Pohlep po [[zlato|zlatu]] je pripeljal do postopkov za njegovo rafiniranje. Zaradi pomanjkljivega znanja so bili ljudje prepričani, da je rafiniranje pretvarjanje snovi in ne povečevanje njene čistoče. Mnogi učenjaki tistega časa so bili zato prepričani, da obstoja način, s katerim bi cenene kovine pretvorili v bolj plemenite. Rodila se je [[alkimija]] in iskanje ''kamna modrosti'', za katerega so menili, da takšno pretvorbo opravi s preprostim dotikom.<ref>[http://www.chemheritage.org/explore/ancients-time.html Alchemy Timeline] - Chemical Heritage Society</ref> Večino takrat znanih metod rafiniranja je v svojem delu ''Naturalis Historia'' (Prirodopis) opisal [[Plinij Starejši]].
 
Mnogi poznavalci trdijo, da so bili prvi kemiki [[Arabci]] in [[Perzijci]], ki so v kemijo vpeljali natančno opazovanje in nadziranje eksperimentov ter odkrili mnogo kemičnih spojin.<ref name=Will>Will Durant (1980), ''The Age of Faith (The Story of Civilization, Volume 4)'', p. 162-186, Simon & Schuster, ISBN 0-671-01200-2</ref> Najvplivnejši islamski kemiki so bili Džabir ibn Hajjan (721-815), v Evropi znan kot Geber,<ref>Derewenda, Zygmunt S. (2007), »On wine, chirality and crystallography«, Acta Crystallographica Section A: Foundations of Crystallography 64: 246–258 [247]</ref> al-Kindi (umrl 873), al-Razi (umrl 925) in al-Biruni (umrl 1048).<ref>Dr. K. Ajram (1992), ''Miracle of Islamic Science'', Appendix B, Knowledge House Publishers, ISBN 0-911119-43-4.</ref> Geberjeva dela so postala v [[Evropa|Evropi]] znana v 14. stoletju, ko jih je v [[latinščina|latinščino]] prevedel španski kemik psevdo-Geber. Na področju metalurgije so bili v tistem času zelo pomembni [[Indijci|indijski]] alkimisti in metalurgi.<ref name=Will/>
 
V Evropi se je kemija začela razvijati v zgodnjem [[srednji vek|srednjem veku]] po več [[epidemija]]h [[kuga|kuge]]. Ljudje so začeli iskati [[zdravilo|zdravila]] zanjo in verjeli v obstoj ''eliksirja življenja'' oziroma ''eliksirja večne mladosti'', ki ga, tako kot [[kamen modrosti|kamna modrosti]], niso nikoli odkrili.
 
Z alkimijo so se začeli intenzivno ukvarjali tudi [[zdravnik]]i, med katerimi je najbolj znan [[Paracelzij]] (1492-1541). Paracelzij je sicer verjel v teorijo štirih elementov (voda, ogenj, zrak in zemlja), vendar je kljub temu vpeljal novo idejo, da je ''kozmos'' sestavljen iz treh duhovnih snovi: [[živo srebro|živega srebra]], [[žveplo|žvepla]] in [[sol]]i. Te snovi niso bile enostavne snovi, kakor jih pojmujemo danes, pač pa principi, ki so dali predmetom notranje bistvo in zunanjo obliko. Živo srebro je predstavljalo pretvorbeni agens (taljivost in hlapnost), žveplo je predstavljalo povezovalni agens med snovjo in pretvorbo (gorljivost), sol pa je predstavljala agens strjevanja/uresničevanja (stalnost in negorljivost). Sistem, ki je za naše predstave zelo zapleten, najbolje ilustrira naslednji primer: ko kos lesa zgori, produkti gorenja odražajo njegovo sestavo: dim odraža živo srebro, plamen odraža žveplo, pepel pa odraža sol.
 
Pod vplivom filozofov, med katerimi sta izstopala [[Francis Bacon]] (1561 – 1626) in [[René Descartes]] (1596-1650), ki so zahtevali v [[matematika|matematiki]] in drugih znanostih več točnosti in manj predsodkov do znanstvenih opazovanj, je prišlo do znanstvene revolucije, ki se je v kemiji začela z [[Robert Boyle|Robertom Boyleom]] (1627-1691) in njegovim zakonom o obnašanju plinov.<ref>[http://www.bbc.co.uk/history/historic_figures/boyle_robert.shtml BBC - History - Robert Boyle (1627 - 1691)]</ref> Sodobna kemija se je začela z [[Antoine Lavoisier|Lavoisierovim]] (1743-1794) odkritjem [[zakon o ohranitvi mase|zakona o ohranitvi mase]] leta 1783, [[Joseph Louis Proust|Proustovim]] (1754–1826) zakonom o stalnih masnih razmerjih (1799) in [[John Dalton|Daltonovo]] (1766-1844) atomsko teorijo, ki je nastala okrog leta 1800. Zakon o ohranitvi mase in teorija zgorevanja, ki je temeljila predvsem na Lavoisierovih delih, sta kemijo povsem preoblikovali. Lavoisierovi temeljni prispevki h kemiji so bili rezultat njegovih naporov, da rezultate poskusov uskladi s teorijo. Ugotovil je, da je [[gorenje (kemija)|gorenje]] [[kemijska reakcija|reakcija]] s [[kisik]]om, s čimer je ovrgel [[flogistonska teorija|flogistonsko teorijo]], vzporedno pa je razvil nov sistem [[kemijska nomenklatura|kemijske nomenklature]]. Arhaični in tehnični jezik kemije je prevedel v nekaj, kar so razumeli tudi manj izobraženi, s čemer se je zanimanje za kemijo močno povečalo. Zaradi teh dosežkov Lavoisier velja za očeta sodobne kemije.<ref>{{cite book|title = Affinity, that Elusive Dream: A Genealogy of the Chemical Revolution | author = Mi Gyung Kim | publisher = MIT Press | year = 2003 |page = 440}}</ref> Naslednji velik korak v kemiji je naredil Wöhler, ki je odkril in dokazal, da se v laboratoriju lahko proizvedejo tudi snovi, ki so sicer naravni organski proizvodi.<ref>{{cite book | title = The Development of Modern Chemistry | author = Ihde, Aaron John | publisher = Courier Dover Publications | year = 1984 | page = 164}}</ref>
 
Odkrivanje kemičnih elementov, ki je staro toliko kot alkimija, je doseglo svoj višek s periodnim sistemom elementov [[Dimitrij Ivanovič Mendelejev|Dimitrija MendeljejevaMendelejeva]] (1834-1907)<ref>[http://chemistry.about.com/library/weekly/aa030303a.htm Timeline of Element Discovery] About.com</ref> in s kasnejšim odkritjem nekaterih sintetičnih elementov.
 
== Nastanek imena ==
Beseda kemija se je uporabljala že v zgodnjem obdobju [[Alkimija|alkimije]], psevdoznanosti, ki je obsegala elemente kemije, [[metalurgija|metalurgije]], [[filozofija|filozofije]], [[astrologija|astrologije]], [[misticizem|misticizma]] in [[medicina|medicine]]. Med manj poučenimi prevleduje mnenje, da je bil njen glavni namen odkriti postopek pretvarjanja [[svinec|svinca]] in manj plemenitih kovin v [[zlato]].<ref>[http://www.alchemylab.com/history_of_alchemy.htm Alchemy Lab: History of Alchemy]</ref>
 
Poreklo besede alkimija je še vedno predmet razprav. Besedo se da zanesljivo slediti do [[Stari Grki|Starih Grkov]], nekateri poznavalci pa trdijo, da izhaja iz [[Egipt]]a. Beseda alkimija naj bi nastala iz besede ''Hemi'' ali ''Kimi'', ki je staroegipčansko ime [[Egipt]]a.<ref>Science and Civilisation in China, by Joseph Needham, page 47. Published by Cambridge University Press, 1980. ISBN 0-521-08573-X, 9780521085731</ref><ref>Personal Alchemy: The Art of Transforming the Negative into the Positive, by Mary McCarthy. Page 2</ref><ref>The past, present, and future of chemometrics worldwide: some etymological, linguistic, and bibliometric investigations. R. Kiralj and Ma´rcia M. C. Ferreira. Laborato´ rio de Quimiometria Teo´ rica e Aplicada, Instituto de Quı´mica, Universidade Estadual de Campinas, Campinas 13083-970, SP, Brazil. Journal of Chemometrics 2006; 20: 247–272</ref> Besedo so si kasneje sposodili Stari Grki, od njih pa [[Arabci]], ki so v [[7. stoletje|7. stoletju]] osvojili [[Aleksandrija|Aleksandrijo]]. Arabci so ji dodali predpono ''al-'', tako da je nastala beseda الكيمياء - ''al-kīmiyā'', iz nje pa [[Francoščina|starofrancoska]] beseda ''alkemie''.
 
Alkimijo lahko v grobem razdelimo na naslednja obdobja:
* '''Egipčanska alkimija''' (3.000 pr. n. št. – [[400 pr. n. št.]]) formulira prve osnovne teorije, na primer ''ogdoado'' (iz [[grščina|grškega]] ''ογδοάς'' – ''osemkraten''). Ogdoada so bili štirje mešani pari ženskih in moških božanstev, ki so predstavljali ženski in moški aspekt enega od štirih konceptov: prvobitne vode (Naunet in Nu), zraka ali nevidnosti (Amunet in Amun), teme (Kauket in Kuk) in večnosti ali neskončega prostora (Hauhet in Huh).
* '''Grška alkimija''' ([[332 pr. n. št.]] – [[642]]); Egipt osvoji [[Aleksander Veliki]] in ustanovi Aleksandrijo z največjo [[aleksandrijska knjižnica|knjižnico]] na svetu, ki postane zbirališče modrecev in učenjakov.
* '''Arabska alkimija''' ([[642]] - [[1200]]); Aleksandrijo osvojijo Arabci; najpomembnejši kemik je Džabir.
 
* '''Alkimija''' ([[330]]) – preučevanje sestave voda, nastajanja, rasti, združevanja, ločevanja, izhajanja duha iz teles in vezanje duha v telesa (Zosimos iz Panopolisa).<ref>Strathern, P. (2000). ''Mendeleyev’s Dream – the Quest for the Elements.'' New York: Berkley Books.</ref>
* '''Kimija''' ([[1661]]) - preučevanje snovnih načel sestavljenih teles ([[Robert Boyle|Boyle]]).<ref>{{cite book| last=Boyle | first = Robert |title=The Sceptical Chymist|location=New York | publisher=Dover Publications, Inc. (reprint)|year=1661|isbn=0486428257}}</ref>
* '''Kimija''' ([[1663]]) – znanstvena umetnost, s katero se lahko telesa raztopi, izvleče iz njih različne snovi, jih ponovno združi in poveča njihovo popolnost (Glaser).<ref>{{cite book| last=Glaser | first = Christopher |title=Traite de la chymie|location=Paris | year=1663}} as found in: {{cite book | last = Kim | first = Mi Gyung | title = Affinity, That Elusive Dream - A Genealogy of the Chemical Revolution | publisher = The MIT Press | year = 2003 | isbn = 0-262-11273-6}}</ref>
* '''Kemija''' ([[1730]]) – umetnost razstavljanja zmesi, spojin in agregatnih teles v njihove principe in sestavljanje takšnih teles iz njihovih principov (Stahl).<ref>{{cite book| last=Stahl | first = George, E. |title=Philosophical Principles of Universal Chemistry|location=London | year=1730}}</ref>
{{glavni|Atom}}
[[Slika:Helium atom QM.svg|thumb|200px|left|Atom helija v osnovnem stanju.]]
Atom je osnovna gradbena enota [[kemični element|kemičnega elementa]]. Atom je skupek snovi, sestavljene iz [[Atomsko jedro|atomskega jedra]], ki vsebuje pozitivno naelektrene [[proton]]e in [[nevtron]]e, ki so brez naboja, ter negativno naelektrenega naelektrenih [[elektron|elektronskega oblakaov]] v elektronskem oblakau, ki vzpostavlja ravnotežje pozitivno nabitemu jedru. Atom je električno nevtralen in je nosilec nekaterih kemičnih lastnosti elementa, na primer [[elektronegativnost]]i, [[ionizacijski potencial|ionizacijskega potenciala]], [[Oksidacijsko stanje|oksidacijskih stanj]], [[koordinacijsko število|koordinacijskega števila]] in vrste [[Kemijska vez|kemijskih vezi]], na primer [[Kovinska vez|kovinske]], [[Ionska vez|ionske]] in [[Kovalentna vez|kovalentne vezi]].
 
=== Element ===
=== Spojina ===
{{Glavni|Spojina}}
Spojina je snov, ki je sestavljena iz natančno določenega razmerja najmanj dveh kemičnih elementov. Elementi in njihovo razmerje določajo njeno sestavo, notranjo organizacijo atomov in njene kemične lastnosti. [[Voda]], na primer, je spojina, ki vsebuje [[vodik]] in [[kisik]] v razmerju 2:1. Kisikov atom je vezan med obema vodikovima atomoma, kót med njimi pa meri 104,5°. Spojine nastanejo in se spreminjajo s [[Kemijska reakcija|kemičnimi reakcijami]].
 
=== Snov ===
Kritičen del kemijskega jezika je poimenovanje snovi – [[kemijska nomenklatura]]. V preteklosti je mnogo snovi dobilo ime po svojem odkritelju, kar je pogosto pripeljalo do zmede in težav. Današnji standardizirani sistem poimenovanja, ki ga je zasnovala [[IUPAC]], omogoča nedvoumno poimenovanje katere koli snovi iz milijonske množice znanih snovi. [[Organska spojina|Organske spojine]] se poimenujejo skladno z [[Nomenklatura organske kemije IUPAC|nomenklaturo organske kemije]],<ref>[http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/ IUPAC Nomenclature of Organic Chemistry]</ref> [[anorganska spojina|anorganske spojine]] pa skladno z [[Nomenklatura anorganske kemije IUPAC|nomenklaturo anorganske kemije]].<ref>IUPAC Provisional Recommendations for the Nomenclature of Inorganic Chemistry (2004) [http://www.iupac.org/reports/provisional/abstract04/connelly_310804.html]</ref>
[[CAS]] (Chemical Abstracts Service), oddelek Združenja ameriških kemikov (American Chemical Society), je ločeno od IUPAC razvilarazvil svoj sistem označevanja kemičnih novi, v katerem ima vsaka kemična snov svojo karakteristično registracijsko številko, imenovano [[CAS registracijska številka]].
 
=== Molekula ===
=== Mol ===
{{Glavni|Mol (enota)}}
Mol je količina kemične snovi, ki vsebuje toliko osnovnih enot (atomov, molekul ali ionov), kot jih vsebuje 0,012&nbsp;kg [[ogljik]]a <sup>12</sup>C. Ogljik mora biti nevezan in v svojem osnovnem stanju.<ref>[http://www.bipm.org/en/si/base_units/ Official SI Unit definitions]</ref> To število osnovnih enot se imenuje [[Avogadrovo število]] in je določeno empirično. Njegova trenutno veljavna vrednost je 6,02214179(30)×10<sup>23</sup> mol<sup>−1</sup> ([[CODATA]], 2007). Mol je običajno absolutno število brez enote, ki se lahko uporablja za vse vrste osnovnih delcev, čeprav je praviloma omejeno na subatomske, atomske in molekularne strukture.
 
Število molov snovi v enem [[liter|litru]] [[raztopina|raztopine]] je [[molarnost]]. Molarnost je osnovna enota za izražanje koncentracije raztopin v [[Fizikalna kemija|fizikalni kemiji]].
=== Kislost in bazičnost ===
{{Glavni|Kislina}}
Kemične snovi se pogosto lahko razvrstijo na [[kislina|kisline]] in [[baza (kemija)|baze]]. Razvrstitev temelji na kemijskih reakcijah, v katerih pride med kemičnimi spojinami do izmenjave protonov (H<sup>+</sup>). Ameriški kemik [[Gilbert Newton Lewis]] je pojma kislina in baza razširil, tako da tovrstne reakcije niso več omejene samo na vodne raztopine. V njegovem konceptu je pri teh reakcijah ključna izmenjava naboja.<ref>http://www.apsidium.com/theory/lewis_acid.htm Lewis concept of acids</ref> Za razvrščanje snovi v kisline in baze obstoja še nekaj drugih kriterijev.<ref>http://www.bbc.co.uk/dna/h2g2/A708257 History of Acidity</ref>
 
=== Faza ===
{{Glavni|Faza snovi}}
[[Slika:Phase-diag2.svg|thumb|250px|left|Značilen fazni diagram čiste kemične spojine.]]
Faza snovi je definirana kot vsak homogen, fizično ločen del sistema, ki je od drugih delov sistema ločen z mejno površino – [[fazna meja|fazno mejo]].<ref>Glasstone, Samuel: Textbook of Physical Chemistry, 2. izdaja, 14. ponatis, Naučna knjiga, Beograd 1967</ref> Faze so npr. led, voda in vodna para, ki so ločene z jasnimi faznimi mejami - mejnimi ploskvami ledu in gladino vode. Faza snovi je torej definirana kot niz stanj kemičnega sistema, ki ima pri nekih pogojih, na primer pritisku in temperaturi, podobne lastnosti. Za fazo značilne fizikalne lastnosti so npr. [[kristal|kristalna zgradba]], [[gostota]] in [[lomni količnik]].
 
Prehod iz ene faze v drugo se imenuje [[fazni prehod]] ali fazna sprememba. Fazni prehod je pogojen z izmenjavo energije, ki je potrebna za prestrukturiranje sistema. Za fazno spremembo je značilna nezvezna sprememba ene ali več fizikalnih lastnosti, npr. [[specifična toplota|specifične toplote]]. Faze je včasih težko razločiti, ker prehod med njimi ni diskreten, ampak zvezen. V takšnih primerih govorimo o [[nadkritično stanje snovi|nadkritičnem stanju snovi]].
[[Termodinamika|Termodinamsko stanje]], opredeljeno s temperaturo in pritiskom, pri katerem tri faze soobstojajo v termodinamskem ravnovesju, imenujemo [[trojna točka]]. Trojna točka vode, v kateri soobstojajo vodna para, tekoča voda in led, je pri temperaturi 273,16 K (0,01&nbsp;°C) in tlaku 611,73 Pa (približno 0,6 % normalnega zračnega tlaka).
 
Najpogostejši primeri faz so trdno, tekoče in plinasto agregatno stanje iste snovi, mnoge snovi pa imajo tudi več trdnih faz. Takšno je npr. [[železo]], ki ima pri različnih temperaturah in pritiskih različne kristalne strukture: α, β, γ in δ-železo. Manj znane faze so [[plazma (fizika)|plazma]], [[Bose-Einsteinov kondenzat]] in [[fermionski kondezat]]i ter [[paramagnetizem|paramagnetne]] in [[feromagnetizem|feromagnetne faze]] [[magnetizem|magnetnih snovi]]. Poleg trodimenzionalnih sistemov obstojajo tudi dvodimenzionalni sistemi, ki so zelo pomembni v [[biologija|biologiji]].
 
=== Oksidacija in redukcija ===
{{Glavni|Kemijska vez}}
[[Slika:Electron orbitals.svg|right|thumb|250px|Atomske in molekulske elektronske orbitale.]]
Kemijska vez je pojem, ki je potreben za razumevanje, kako se [[atom]]i povezujejo v [[molekula|molekule]]. Kemijsko vez si najlaže predstavljamo kot večpolno ravnotežje med pozitivnimi naboji atomskih jeder in negativnimi naboji, ki nihajo okoli njih.<ref>[http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=55 visionlearning: Chemical Bonding by Anthony Carpi, Ph]</ref> Kemijska vez ni samo preprost privlak in odboj, ker je razpoložljivost elektrona, da se veže na drug atom, odvisna od energij in njihovih porazdelitev. Vzajemno delovanje teh vplivov je tisto, kar povezuje atome v molekule ali kristale.
 
Za napovedovanje sestave in zgradbe večine preprostih molekul zadostujejo [[valenčna teorija vezi]], model odboja orbital valenčnih elektronskih parov (VSEPR) in koncept [[Oksidacijsko stanje|oksidacijskega stanja]]. Na podoben način se s [[fizika|klasično fiziko]] lahko predvidi zgradbo mnogih ionskih molekul. Za bolj zapletene spojine, na primer kovinske komplekse, valenčna teorija vezi odpove. Za takšne spojine so potrebni drugačni pristopi, ki temeljijo na principih kvantne kemije, npr. na teoriji molekularnih orbital.
 
=== Kemijska reakcija ===
{{Glavni|Kemijska reakcija}}
Kemijska reakcija je pojem, ki je povezan s spremembo kemične snovi zaradi vzajemnega vpliva druge snovi ali ene od oblik [[energija|energije]]. Kemijska reakcija je lahko naravna ali umetna, izvedena v [[laboratorij]]u v laboratorijski posodi. Rezultat kemijske reakcije je lahko nastanek nove molekule, razpad molekule na dve ali več manjših molekul ali prezazporeditevprerazporeditev atomov znotraj iste molekule ali med molekulami. V kemijski reakciji pride običajno do pretrganja starih in tvorbe novih kemijskih vezi. Najpogostejše reakcije so npr. [[oksidacija]], [[redukcija]], [[disociacija]], [[nevtralizacija]] itd.
 
Kemijsko reakcijo lahko simbolično prikažemo s [[kemijska enačba|kemijsko enačbo]]. V nejedrskih reakcijah mora biti število atomov vseh elementov na obeh straneh enačbe enako. V jedrskih reakcijah mora biti enako tudi število subatomskih delcev, se pravi protonov, nevtronov in elektronov.<ref>[http://goldbook.iupac.org/C01034.html Chemical Reaction Equation]- IUPAC Goldbook</ref> Kemijska enačba, ki izpolnjuje navedene pogoje, je ''urejena''.
Niz zaporednih osnovnih kemijskih reakcij, ki na koncu pripeljejo do reorganizacije kemjskih vezi, imenujemo [[reakcijski mehanizem]].<ref>March, Jerry (1985), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (3. izdaja), New York: Wiley, ISBN 0-471-85472-7
</ref> Kemijska reakcija poteka v več zaporednih korakih, ki imajo različne hitrosti, vmesni produkti pa so različno obstojni. Z reakcijskim mehanizmom lahko razložimo [[kemijska kinetika|kinetiko]] reakcije in relativno sestavo reakcijske zmesi. Za določanje oziroma predvidevanje reakcijskih mehanizmov velja nekaj izkustvenih pravil, na primer [[Woodward-Hoffmannova pravila|Woodward-Hoffmannovih pravil]].
 
Bolj stroga definicija kemijske reakcije pravi, da je to proces, katerega rezultat je vzajemna pretvorba kemičnih snovi.<ref>Gold Book [http://goldbook.iupac.org/C01033.html Chemical Reaction] IUPAC Goldbook</ref> Po tej definiciji so reakcije lahko osnovne ali stopenjske, definicija pa zajema tudi vzajemne pretvorbe [[izomerija|konformacijskih izomerov]].
 
=== Energija ===
{{Glavni|Energija}}
[[Slika:1D normal modes (280 kB).gif|thumb|275px||Fononi: normalne oblike širjenja nihanj v kristalih. Amplitude nihanj so zaradi boljše preglednosti močno povečane.]]
V kemiji je energija lastnost snovi, ki je posledica njene atomske oziroma molekularne zgradbe, v katero spadajo molekularna geometrija ter elektronska in kristalna struktura. Med [[kemijska sprememba|kemijsko spremembo]] pride do spremembe vsaj ene od teh struktur, zato pride tudi do spremembe energije snovi. Nekaj energije se lahko z [[reaktant]]ov prenese na okolico kot [[toplota]] ali [[svetloba]], tako da imajo [[produkt]]i reakcije manjšo energijo kot reaktanti. Takšne reakcije imenujemo [[eskotermnaeksotermna reakcija|eskotermneeksotermne reakcije]]. Reakcije, pri katerih je končno stanje energije višje od začetnega, imenujemo [[endotermna reakcija|endotermne reakcije]].
Kemijska reakcija se ne more začeti, dokler reaktanti ne dosežejo nekega energetskega praga, ki ga imenujemo [[aktivacijska energija]]. Hitrost kemijske reakcije pri neki temperaturi T je z [[aktivacijska energija|aktivacijsko energijo]] E povezana z Boltzmanovim populacijskim faktorjem e<sup>-E/kT</sup>, ki je verjetnost, da ima molekula pri dani temperaturi energijo, ki je večja ali enaka aktivacijski energiji E. Ta eksponentna odvisnost je znana kot [[Arrheniusova enačba]]. Aktivacijska energija, ki je potrebna za začetek reakcije, je lahko svetlobadovedena v obliki svetlobe, toplotatoplote, električnaelektrične energijaenergije ali mehanskamehanske energijaenergije v obliki [[ultrazvok]]a.<ref>Reilly, Michael. (2007).
[http://www.newscientisttech.com/article/dn11427 Mechanical force induces chemical reaction], NewScientist.com news service, Reilly</ref>
Z energijo je povezan pojem [[prosta energija|proste energije]], v katero je vključena tudi [[entropija (klasična termodinamika)|entropija]], ki je zelo uporabna za napovedovanje izvedljivosti reakcije in določanje kemijskega ravnotežja. Reakcija je izvedljiva samo takrat, kadar je celotna sprememba [[Gibbsova prosta energija|Gibbsove proste energije]] negativna (ΔG≤0). Če je ΔG=0, pravimo, da je reakcija v ravnotežju.
 
Možna energetska stanja elektronov, atomov in molekul so omejena in določena s pravili [[kvantna mehanika|kvantne mehanike]]. Za atome in molekule, ki so v višjih energetskih stanjih, pravimo, da so vzbujeni. Atomi in molekule v vzbujenih stanjih so praviloma bolj reaktivni, kar je še kako pomembno za začetek in potek kemijske reakcije.
 
Od energije snovi in njene okolice je odvisna tudi [[faza snovi]]: če so medmolekularne sile takšne, da jih energija iz okolice ne more premagati, bo snov ostala v takšni fazi, v kakršni je. Primer: voda (H<sub>2</sub>O) je pri sobni temperaturi tekoča, ker so njeno molekule povezane z dovolj močnimi [[vodikova vez|vodikovimi vezmi]].<ref>[http://www.chem4kids.com/files/matter_changes.html Changing States of Matter] - Chemforkids.com</ref> Vodikov sulfid (H<sub>2</sub>S), ki ima zelo podobno zgradbo molekule, je pri sobni temperaturi in standardnem pritisku plin, ker so interakcije med dipoli molekul šibke.
 
Prenos energije z ene kemijske snovi na drugo je odvisen od velikosti [[kvant]]a energije, ki ga snov emitira. Prenos energije z ene snovi na drugo je običajno bolj enostaven zaradi [[fonon]]ov – kvantizirane vibracijske in rotacijske energije v sicer togi kristalni mreži. Fononi imajo mnogo manjšo energijo kot [[foton]]i, zato se med snovmi prenašajo laže kot fotoni in druge oblike energije elektronov. Primer: ultravijolično elektromagnetno sevanje se z ene snovi na drugo prenaša mnogo teže kot toplotna ali električna energija.<ref>IUPAC, »phonon«. Compendium of Chemical Terminology.</ref>
 
Obstoj značilnih energetskih nivojev kemičnih snovi je uporaben za njihovo identifikacijo z analizo spektralnih črt, ki jo imenujemo [[spektralna analiza]]. V kemiji se najpogosteje uporabljajo infrardeča (IR) in mikrovalovna (MV) spektroskopija, [[jedrska magnetna resonanca]] (JMR) in elektronska spinska resonanca (ESR). Spektroskopija je uporabna tudi za ugotavljanje kemične sestave oddaljenih objektov, na primer [[zvezda|zvezd]] in [[galaksija|galaksij]].
 
[[Slika:Emission spectrum-Fe.png|none|frame|Emisijski spekter železa.]]
* [[Veda o materialih|Kemija materialov]] se ukvarja s pripravo, karakteriziranjem in razumevanjem snovi in preučevanjem njene uporabnosti.
* [[Nevrokemija]] preučuje snovi, ki so povezane z živčnim sistemom, med katere spadajo transmiterji, peptidi, proteini, lipidi, sladkorji in nukleinske kisline, njihove vzajemne vplive in pravila, ki veljajo za vzpostavljanje, vzdrževanje in prilagajanje živčnega sistema.
* [[Jedrska kemija]] preučuje nastajanje atomskih jeder iz subatomskih delcev. Obsežno področje jedrske kemije je jedrska transmutacija, ki preučuje pretvarjanje kemijskih elementov in njihovih izotopov v druge elemente, do katerega pride med jedrskimi reakcijami.
* [[Organska kemija]] preučuje zgradbo, lastnosti, sestavo, reakcijske mehanizme in reakcije organskih spojin. Organske spojine so vse spojine, katerih osnova je skelet ogljikovih atomov.
* [[Fizikalna kemija]] preučuje fizikalne in druge temeljne osnove kemijskih sistemov in procesov, predsempredvsem področje energije in dinamike teh procesov. Najpomembnejša področja fizikalne kemije so [[termodinamika|kemijska termodinamika]], [[kemijska kinetika]], [[elektrokemija]], [[statistična mehanika]] in [[spektroskopija]]. Fizikalna kemija se v mnogočem prekriva z [[molekularna fizika|molekularno fiziko]]. Povezana je s kvantno in teoretično kemijo, razlikuje pa se od [[kemijska fizika|kemijske fizike]].
* [[Teoretična kemija]] preučuje kemijo s temeljnim teoretičnim sklepanjem, običajno v okviru [[matematika|matematike]] in [[fizika|fizike]]. Področje, ki se ukvarja s kvantno mehaniko, se imenuje [[kvantna kemija]]. Teoretična kemija se je zelo razvila po drugi svetovni vojni, predvsem zaradi naglega razvoja računalnikov in računalniških programov. Teoretična kemija se na teoretičnem in eksperimentalnem področju prekriva s fiziko kondenzirane snovi in molekularno fiziko.
 
432

urejanj