Chemie beïnvloedt elk gebied van ons leven. Heb je je ooit afgevraagd waarom uien je aan het huilen maken of ijs op water drijft? Uien maken je aan het huilen omdat uien een chemisch irriterend middel produceren dat de traanklieren in de ogen stimuleert, zodat ze tranen vrijgeven. IJs drijft op water omdat het minder dicht is dan water. Veel van dergelijke vragen worden beantwoord door de wetenschap van de chemie.
In deze les gaan we het hebben over
Chemie is een tak van wetenschap die bestudeert waar alles van gemaakt is en hoe dingen werken. Het is de studie van de materialen waaruit ons lichaam bestaat en alles in de wereld om ons heen. Wetenschappers die gespecialiseerd zijn in scheikunde worden chemici genoemd.
Chemie beïnvloedt bijna alles wat we zien en elke actie die we ondernemen. Chemie verklaart waarom een cake in de oven rijst, hoe we voedsel verteren en omzetten in energie, hoe benzine een automotor laat lopen, hoe vuurwerk zijn kleur krijgt, enz. Chemie raakt elk gebied van ons leven. Van de kleding die we dragen, het voedsel dat we eten, de medicijnen die we nemen en de producten die we thuis gebruiken - alles is een product van chemie.
Chemie kijkt naar de wereld op twee niveaus: macroscopisch en microscopisch.
In de bovenstaande illustratie zien we op macroscopisch niveau water in de oceaan, ijsbergen en lucht. Het bestaat in drie verschillende vormen, vast, vloeibaar en gas. Op microscopisch niveau zullen chemici bestuderen waarom water in deze drie verschillende vormen bestaat, wat de eigenschappen van elke vorm zijn en hoe de ene vorm verschilt van de andere vormen. Chemici, eerst observeren en experimenten doen op macroscopisch niveau, en dan verklaringen geven die microscopisch van aard zijn.
Als we bijvoorbeeld de verroeste onderdelen van een fiets of ijzeren paal zien, zien we een fysieke verandering van uiterlijk. Dit is het macroscopische niveau. Wanneer we de neiging hebben om erachter te komen wat er binnenin gebeurt dat het ijzer in roest verandert wanneer het wordt blootgesteld aan zuurstof en water in de lucht, bestuderen we de microscopische informatie over roesten.
De studie van de moderne scheikunde heeft veel takken, maar kan grofweg worden onderverdeeld in vijf hoofdgebieden. Deze worden hieronder besproken.
De tak van de chemie houdt zich bezig met de relaties tussen de fysische eigenschappen van stoffen en hun chemische samenstelling en transformaties. Het richt zich op het analyseren van materialen, het ontwikkelen van methoden om de eigenschappen van materialen te testen en te karakteriseren, het ontwikkelen van theorieën over deze eigenschappen en het ontdekken van het potentiële gebruik van de materialen. Het bestudeert zaken als de snelheid van chemische reacties, de energieoverdrachten die plaatsvinden in reacties of de fysieke structuur van materialen op moleculair niveau.
Het is een tak van de chemie die de studie van eigenschappen, structuur, reacties en samenstellingen van stoffen die koolstof en waterstof bevatten, ook wel organische verbindingen genoemd, omvat. Koolstof is een van de meest voorkomende elementen op aarde en kan een enorm groot aantal chemicaliën vormen. Organische verbindingen vormen de basis van al het leven op aarde. Er zijn miljoenen organische verbindingen die elke dag te zien zijn in de vorm van plastic, aardolie, vezels, kleding, voedsel en medicijnen.
Het is het tegenovergestelde van organische chemie. Het is de studie van de vorming, synthese en eigenschappen van chemicaliën die geen koolstof bevatten. Anorganische chemicaliën worden over het algemeen aangetroffen in gesteenten en mineralen. Voorbeelden van anorganische verbindingen zijn natriumchloride, zwavelzuur en siliciumdioxide.
Het is de studie van de samenstelling van een materiaal. Het maakt gebruik van complexe instrumenten om onbekende componenten van een chemische stof te scheiden, te identificeren en te kwantificeren. Bijvoorbeeld het bepalen van cholesterol of hemoglobine in het bloed.
Het is de studie van chemische stoffen en processen die voorkomen in levende wezens. Het brengt biologie en scheikunde samen. Het gaat over de chemie van het leven. Koolhydraten, lipiden, eiwitten en nucleïnezuren zijn de belangrijkste soorten biologische stoffen die in de biochemie worden bestudeerd. Bijvoorbeeld het bestuderen van cellulaire processen om ziektetoestanden te begrijpen, zodat een betere behandeling kan worden ontwikkeld.
De studie van moderne chemie kan worden opgesplitst in twee soorten onderzoek: puur en toegepast.
Pure chemie richt zich op het bestuderen van iets voor puur kennisvergaring. Het beantwoordt basisvragen, zoals "hoe gedragen gassen zich?" Dit wordt in de eerste plaats gedaan om het begrip van de mensheid over chemie te bevorderen. Bijvoorbeeld het bestuderen van de eigenschappen van zuurstof, de moleculaire structuur van katoen- of zijdevezels, enz.
Toegepaste chemie richt zich op het gebruik van bestaande kennis van de principes en theorieën van de chemie om een specifieke vraag te beantwoorden of een reëel probleem op te lossen. Bijvoorbeeld door gebruik te maken van de kennis van natuurlijke olie en gas om manieren te vinden voor een lager brandstofverbruik, minder slijtage en minder uitstoot.
Pure chemie die kijkt naar het 'hoe', 'wat' en 'waarom' van dingen, kan de toegepaste chemie inspireren, wat de toepassing is van onze scheikundige kennis. Zonder de kennis die is opgedaan met pure chemie, zouden we misschien niet veel ontwikkelingen hebben die voortkomen uit toegepaste chemie.
