1.1 Hvad er kemi?

Kemi handler om, hvordan stoffer er bygget op, hvilke egenskaber de har, og hvordan de reagerer med hinanden. Stoffer er alt det, ting er lavet af: vand, luft, jern, sukker og plastik.

To niveauer: makro og mikro

I kemi arbejder vi på to niveauer:

Makroniveauet er den verden, vi kan se og måle på, for eksempel farver, temperaturer og mængder.
Mikroniveauet er den usynlige verden af atomer og molekyler, som er så små, at vi ikke kan se dem.

Figur 1: Det samme glas vand på to niveauer. På makroniveau er vandet en klar væske. På mikroniveau består det af bittesmå vandmolekyler.

I et forsøg iagttager vi noget på makroniveau, og bagefter forklarer vi det med en model af, hvad der sker på mikroniveau. En model er et forenklet billede af virkeligheden.

Nye forsøg tester, om modellen passer, og gør den ikke det, bliver den rettet til. Dette samspil mellem forsøg og forklaring er kernen i naturvidenskab.

Rene stoffer

Et rent stof består af kun ét stof. Rent vand er derfor et rent stof, mens saltvand er en blanding, fordi det indeholder både vand og salt.

Den første model, du skal bruge, deler alle rene stoffer op i grupper.

Modellen viser tre ting:

Et rent stof er enten et grundstof eller en kemisk forbindelse.
Et grundstof består af kun én slags atomer og er enten et metal eller et ikke-metal.
En kemisk forbindelse består af flere slags atomer, der er bundet sammen, og er enten en ionforbindelse eller et molekyle.

Ordene bliver forklaret et ad gangen i resten af afsnittet.

Grundstoffer

Alle stoffer er bygget af atomer, og et grundstof er et stof, der kun indeholder én slags atomer. Guld består for eksempel kun af guldatomer, og oxygen kun af oxygenatomer.

Der kendes 118 grundstoffer, og omkring 90 af dem findes i naturen. De står samlet i det periodiske system.

Hvert grundstof har et atomsymbol på et eller to bogstaver, hvor det første altid er stort, og det andet altid er lille. Symbolet kommer ofte fra grundstoffets latinske navn og er det samme i hele verden.

Grundstof	Symbol	Værd at vide
Hydrogen	H	kaldes også brint
Carbon	C	kaldes også kulstof
Nitrogen	N	kaldes også kvælstof
Oxygen	O	kaldes også ilt
Natrium	Na
Chlor	Cl
Jern	Fe	fra det latinske ferrum
Guld	Au	fra det latinske aurum

I kemi bruges de internationale navne: hydrogen, carbon, nitrogen og oxygen.

Metaller og ikke-metaller

Grundstofferne deles i metaller og ikke-metaller, og et grundstofs placering i det periodiske system viser, hvilken af de to grupper det hører til.

Grænsen går som en skrå trappe fra bor (B) ned til astat (At). Metallerne står til venstre for og under trappen, mens ikke-metallerne står til højre for og over den. Hydrogen er en undtagelse, for det står længst til venstre, men er et ikke-metal.

Lige ved trappen står nogle få halvmetaller, for eksempel silicium (Si), som har egenskaber fra begge grupper.

	Metaller	Ikke-metaller
Eksempler	jern, kobber, guld, natrium	oxygen, carbon, chlor, helium
Udseende	blanke	mange er farveløse gasser
Strøm og varme	leder godt	leder for det meste dårligt
Antal	langt de fleste grundstoffer	færre end hvert femte

Der er få ikke-metaller, men de er vigtige, for alt levende består først og fremmest af ikke-metallerne carbon, hydrogen, oxygen og nitrogen.

Kemiske forbindelser

I en kemisk forbindelse er atomer fra flere grundstoffer bundet sammen. Vand er for eksempel en kemisk forbindelse af hydrogen og oxygen.

En kemisk formel viser, hvilke atomer et stof består af, og hvor mange der er af hver slags. Formlen for vand er H₂O.

Det lille, sænkede tal hører til symbolet lige foran, og står der ikke noget tal, er der ét atom. Carbondioxid, CO₂, består altså af ét carbonatom og to oxygenatomer.

Der er to slags kemiske forbindelser:

Et molekyle består kun af ikke-metaller. Vand (H₂O) og carbondioxid (CO₂) er molekyler.
En ionforbindelse består af et metal og et ikke-metal. Køkkensalt (NaCl) er en ionforbindelse af metallet natrium og ikke-metallet chlor. Hvad en ion er, lærer du i afsnit 2.1.

Nogle grundstoffer findes også som molekyler. Oxygen i luften er O₂, hvor to oxygenatomer sidder sammen, men det er stadig et grundstof, fordi begge atomer er af samme slags.

Levende organismer består mest af molekyler, men kroppen indeholder også ionforbindelser. Den hårde del af knoglerne er for eksempel en ionforbindelse, som indeholder metallet calcium.

Kemiske reaktioner

I en kemisk reaktion bliver stoffer til nye stoffer. Hydrogen og oxygen kan for eksempel reagere og blive til vand. Ved stuetemperatur reagerer blandingen af de to gasser meget langsomt, men en gnist eller en flamme får reaktionen til at forløbe som en eksplosion.

Reaktionen skrives som et reaktionsskema:

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Figur 5: To hydrogenmolekyler og ét oxygenmolekyle bliver til to vandmolekyler.

Pilen læses bliver til, og det store tal foran en formel fortæller, hvor mange molekyler der er. Der er lige mange atomer af hver slags før og efter reaktionen, for atomerne forsvinder ikke, men bliver sat sammen på en ny måde. Hvordan du selv læser og skriver et reaktionsskema, lærer du i afsnit 1.4.

Kort sagt

Makroniveauet er det, vi kan se og måle, mens mikroniveauet er atomer og molekyler.
Et grundstof består af én slags atomer, og en kemisk forbindelse består af flere slags.
Metallerne står til venstre for trappen i det periodiske system, og ikke-metallerne står til højre.
En formel som H₂O viser, hvilke atomer der er i stoffet, og hvor mange der er af hver.
Molekyler består af ikke-metaller, mens ionforbindelser består af et metal og et ikke-metal.

Prøv selv: Grundstofudstillingen: øv grundstoffernes navne og symboler.

Se alle opgaver til emnet “Hvad er kemi?” (1.1)