„Efnafræði“: Munur á milli breytinga
Efni eytt Efni bætt við
Skrifaði um jafnvægi og setti inn nokkrar myndir |
Setti inn eina mynd og fullt af heimildum, er svona hálfnaður með að vitna til heimilda. Á samt enn eftir að skrifa nokkra kafla |
||
Lína 1:
<onlyinclude>
[[Mynd:VysokePece1.jpg|thumb|right|Efnafræði rannsakar efni, efnahvörf og orku.]]{{Í vinnslu}}
'''Efnafræði''' er [[Vísindi|vísindagrein]] sem fjallar um eiginleika [[efni|efna]].<ref>{{Bókaheimild|titill=Chemistry: The Central Science (14th ed.)|höfundur=Brown, Theodor L.; LeMay Jr., H. Eugene; Bursten, Bruce E.; Murphey, Catherine J.; Woodward, Patrick M.; Stoltzfus, Matthew W.; Lufaso, Michael W.|ár=2018|bls=46-85|útgefandi=Pearson|ISBN=9780134414232}}</ref> Efnafræði er sú undirgrein [[Náttúruvísindi|náttúruvísindanna]] sem fjallar um [[frumefni|frumefnin]] sem allt efni er búið til úr, og [[Efnasamband|efnasambönd]] búin til úr [[Frumeind|frumeindum]], [[Sameind|sameindum]] og [[Jón (efnafræði)|jónum]]: samsetningu þeirra, uppbyggingu, eiginleika, hegðun og breytingu sem verður á þeim þegar þau ganga í gegnum [[Efnahvarf|efnahvörf]].<ref>{{Cite web|url=https://web.archive.org/web/20181003061822/http://chemweb.ucc.ie/what_is_chemistry.htm|title=What is Chemistry|date=2018-10-03|website=web.archive.org|access-date=2022-04-15}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.merriam-webster.com/dictionary/chemistry|title=Definition of CHEMISTRY|website=www.merriam-webster.com|language=en|access-date=2022-04-15}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.dictionary.com/browse/chemistry|title=Definition of chemistry {{!}} Dictionary.com|website=www.dictionary.com|language=en|access-date=2022-04-15}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.acs.org/content/acs/en/education/whatischemistry/everywhere.html|title=Chemistry Is Everywhere|website=American Chemical Society|language=en|access-date=2022-04-15}}</ref></onlyinclude>
Efnafræði tekur fyrir efni eins og hvernig [[Frumeind|frumeindir]] og [[Sameind|sameindir]] víxlverka í gegnum [[efnatengi]] og mynda ný [[Efnasamband|efnasambönd]]. Efnatengjum má skipta niður í tvo flokka: grunnefnatengi (e. primary chemical bond), tengi eins og [[Samgilt tengi|samgild tengi]], þar sem frumeindir deila með sér einni eða fleiri rafeindum; [[jónatengi]], þar sem frumeind gefur annari frumeind eina eða fleiri rafeindir og myndar þar með jónir ([[Katjón|katjónir]] og [[Anjón|anjónir]]); [[málmtengi]]<ref>{{Cite web|url=https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/primary-chemical-bond|title=Primary Chemical Bond - an overview {{!}} ScienceDirect Topics|website=www.sciencedirect.com|access-date=2022-04-15}}</ref>, og svo veik efnatengi (e. secondary chemical bond) sem eru tengi sem stafa af [[Millisameindakraftar|millisameindakröftum]], tengi eins og [[vetnistengi]], [[van der Waals-tengi]], jóna-jóna víxlverkanir og jóna-tvískauts víxlverkanir.<ref>{{Cite web|url=https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/secondary-chemical-bond|title=Secondary Chemical Bond - an overview {{!}} ScienceDirect Topics|website=www.sciencedirect.com|access-date=2022-04-15}}</ref>
== Undirstöðuatriði ==
Líkanið sem notast er við til að lýsa byggingu frumeinda byggist á [[skammtafræði]].<ref>{{Cite web|url=https://www.britannica.com/science/chemical-bonding|title=chemical bonding {{!}} Definition, Types, & Examples {{!}} Britannica|website=www.britannica.com|language=en|access-date=2022-04-15}}</ref> Í grunninn þá rannsakar efnafræðin [[Öreind|öreindir]], [[Frumeind|frumeindir]], [[Sameind|sameindir]], [[Efnasamband|efnasambönd]], [[Málmur|málma]], [[Kristall|kristala]] og önnur form [[Efni|efnis]]. Efni geta verið rannsökuð í mismunandi [[Efnishamur|fösum]], ein og sér eða í ýmsum samsetningum. [[Efnahvarf|Efnahvörf]] og aðrar breytingarnar sem verða á efnum eiga sér yfirleitt stað út af [[Víxlverkun|víxlverkunum]] milli frumeinda, sem leiðir til endurröðunar á [[Efnatengi|efnatengjunum]] sem halda frumeindunum saman. Slíkar breytingar eru rannsakaðar á [[Rannsóknarstofa|rannsóknarstofum]].
[[Efnahvarf]] er ferli þar sem efni breytist; [[Efnasamband|efnasambönd]] myndast, breytast eða brotna niður.<ref>{{Cite web|url=https://goldbook.iupac.org/terms/view/C01033|title=IUPAC - chemical reaction (C01033)|last=Chemistry (IUPAC)|first=The International Union of Pure and Applied|website=goldbook.iupac.org|access-date=2022-04-15}}</ref> Efnahvörfum má almennt séð lýsa sem breytingu á [[Efnatengi|efnatengjum]] milli frumeinda. Fjöldi frumeinda fyrir og eftir efnahvörf helst alltaf sá sami. Ef fjöldinn helst ekki stöðugur er um [[kjarnahvarf]] að ræða.<ref>{{Cite web|url=https://www.britannica.com/science/nuclear-reaction|title=nuclear reaction {{!}} Definition, History, Types, & Facts {{!}} Britannica|website=www.britannica.com|language=en|access-date=2022-04-15}}</ref> Efnahvörf fylgja alltaf ákveðnum reglum sem kallast [[Efnafræðilögmál|efnafræðilögmál.]]
[[Orka]] og [[óreiða]] koma einnig mikið við sögu í efnafræði.
Hægt er að greina efnasambönd með verkfærum [[Efnagreining|efnagreiningar]],
Ýmis hugtök eru mikilvæg í efnafræði; nokkur þeirra eru:
=== Efni ===
Í efnafræði er [[efni]] skilgreint sem allt sem hefur [[Massi|massa]] og [[rúmmál]] og er búið til úr [[Ögn|eindum]]. Eindirnar sem efni inniheldur hafa einnig massa. Efni getur verið [[hreint efni]] eða [[efnablanda]].<ref>{{Bókaheimild|titill=General, Organic, and Biochemistry: An Applied Approach|höfundur=Armstrong, James|útgefandi=Brooks/Cole|ár=2012|bls=48|ISBN=978-0-534-49349-3.}}</ref>
[[Mynd:Bohr líkan.png|vinstri|thumb|
==== Frumeind ====
[[Frumeind|Frumeindir]] eru grunneiningar efnafræðinnar. Þær eru samsettar úr [[Frumeindakjarni|kjarna]] sem er umkringdur skýi af [[Rafeind|rafeindum]]. Kjarninn er samsettur úr jákvætt hlöðnum [[Róteind|róteindum]] og óhlöðnum [[Nifteind|nifteindum]] (saman flokkast þær sem [[Kjarneind|kjarneindir]]). Rafeindirnar eru neikvætt hlaðnar og sveima í kringum kjarnann. Í hlutlausum frumeindum eru jafn margar rafeindir og róteindirnar sem eru í kjarnanum, þannig vegur neikvæða [[Rafhleðsla|hleðsla]] rafeindanna upp á móti jákvæðu hleðslu róteindanna. Kjarni frumeindar er mjög [[Eðlisþyngd|eðlisþungur]]; massi kjarneinda er um það bil 1836 sinnum meiri en massi rafeindar, samt er geisli frumeindar um það bil 10 þúsund sinnum meiri en geisli kjarnans.<ref>{{Bókaheimild|titill=General Chemistry: Principles and Modern Applications|höfundur=Petrucci, R. H.|útgefandi=Pearson|ár=2011|bls=34-44|ISBN=0132064529}}</ref><ref name=":0">{{Bókaheimild|titill=Inorganic Chemistry (3rd ed.)|höfundur=Housecroft, Catherine E.; Sharpe, Alan G.|ár=2008|bls=2|ISBN=978-0-13-175553-6.|útgefandi=Pearson}}</ref><ref>{{Bókaheimild|titill=Chemistry|höfundur=Burrows, Andrew; Holman, John; Parson, Andrew; Pilling, Gwen; Price, Gareth|útgefandi=Oxford University Press|ár=2009|ISBN=978-0-19-927789-6.|bls=13}}</ref>
Frumeindin er smæsta aðgreinanlega eining frumefnis, sem jafnramt hefur [[Efnafræðilegir eiginleikar|efnafræðilega eiginleika]] þess að bera, svo sem [[rafneikvæðni]], [[jónunarorka]], [[Oxunarástand|oxunarástönd]], [[girðitala]], og hvers konar [[efnatengi]] efnið myndar.<ref>{{Cite web|url=https://www.thoughtco.com/examples-of-chemical-properties-608360|title=What Are Examples of Chemical Properties?|website=ThoughtCo|language=en|access-date=2022-04-15}}</ref>
[[Mynd:Periodic table (JPEG version).jpg|thumb|347x347dp|Almenn uppsetning [[Lotukerfið|lotukerfisins]]. Litirnir tákna mismunandi flokka frumefna.]]
==== Frumefni ====
Frumefni er hreint efni sem eingöngu er samsett úr einni tegund frumeindar, sem einkenndar eru út frá fjölda róteinda í kjarna þeirra. Fjöldi róteinda í kjarna frumeindar er einnig þekktur sem [[sætistala]] frumeindarinnar. [[Massatala]] frumeinda er summa fjölda róteinda og nifteinda í kjarnanum. Þó svo að kjarnar frumeinda í frumefni hafa allir sama fjölda róteinda, hafa þeir ekki endilega sömu massatölu; frumeindir frumefnis sem hafa mismunandi massatölu kallast [[Samsæta|samsætur]]. Sem dæmi má taka að allar frumeindir sem hafa 6 róteindir í kjarnanum flokkast sem [[kolefni]], en kolefniseindir geta haft massatölu 12 eða 13, það fer eftir fjölda nifteinda í kjarnanum.<ref name=":0" />
Frumefnunum er raðað upp í töflu sem kallast [[lotukerfið]], þar sem þeim er raðað eftir sætistölu. Lotukerfinu er skipt í lotur (raðir), og flokka (dálka). Lotukerfið er mjög gagnlegt til að bera kennsl á [[Lotubundir eiginleikar|lotubunda eiginleika]] frumefna.<ref>{{Bókaheimild|titill=Chemistry|höfundur=Burrows, Andrew; Holman, John; Parsons, Andrew; Pilling, Gwen; Price, Gareth|útgefandi=Oxford University Press|ár=2009|ISBN=978-0-19-927789-6.|bls=110}}</ref>
[[Mynd:Carbon dioxide structure.png|vinstri|thumb|130x130dp|[[Koltvísýringur|Koltvíoxíð]] (CO<sub>2</sub>) er dæmi um efnasamband]]
==== Efnasamband ====
[[Efnasamband]] er hreint efni sem er samsett úr fleiri en einni tegund frumeinda. Efnaeiginleikar efnasambanda eru oft mjög ólíkir eiginleika frumeindanna sem efnasambandið er samsett úr.<ref>{{Bókaheimild|titill=Chemistry|höfundur=Burrows, Andrew; Holman, John; Parsons, Andrew; Pilling, Gwen; Price, Gareth|ár=2009|bls=12|útgefandi=Oxford University Press|ISBN=978-0-19-927789-6}}</ref> [[Alþjóðasamtök um hreina og hagnýta efnafræði]] (IUPAC) halda utan um það [[IUPAC-nafnakerfið|nafnakerfi]] sem notað er um efnasambönd.<ref>{{Cite web|url=http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/|title=IUPAC Nomenclature|website=www.acdlabs.com|access-date=2022-04-15}}</ref><ref>{{Cite book|url=https://www.worldcat.org/oclc/60838140|title=Nomenclature of inorganic chemistry. IUPAC recommendations 2005|date=2005|publisher=Royal Society of Chemistry|others=N. G. Connelly, Royal Society of Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry|isbn=978-0-85404-438-2|location=Cambridge|oclc=60838140}}</ref> [[Chemical Abstract Service]], deild innan [[Efnafræðifélag Bandaríkjanna|Efnafræðifélags Bandaríkjanna]], hefur búið til kerfi til að flokka efnasambönd. Efnasamböndunum er gefið númer sem kallast [[CAS númer]].<ref>{{Cite news|url=https://www.cas.org/support/documentation/chemical-substances/faqs|title=CAS REGISTRY and CAS Registry Number FAQs|work=CAS|access-date=2022-04-15|language=en-US}}</ref>
==== Sameind ====
Lína 49:
=== Fasi ===
[[Mynd:Fasaskipti.png|thumb|339x339dp|Skýringarmynd sem sýnir samband milli mismunandi fasa og hugtökin sem notuð eru til að lýsa fasabreytingunum.]]
Efni geta verið til á nokkrum mismunandi [[Efnishamur|fösum]]. Fasarnir skilgreinast út frá [[Hamskipti (efnafræði)|hamskiptunum]], þar sem orkan sem bætist við kerfið eða losnar úr því fer í að breyta uppsetningu kerfisins í stað þess að breyta aðstæðum kerfisins, svo sem hitastigi eða þrýstingi.
Lína 67 ⟶ 68:
=== Súrleiki og styrkur basa ===
[[Mynd:Acetic-acid-dissociation-3D-balls.png|thumb|355x355dp|[[Ediksýra]], veik sýra, gefur vatni vetnisjón (lituð græn) í jafnvægishvarfi og myndar þar með [[Asetat|asetatjón]] og [[hýdróníum]] jón. Rauður: súrefni, svartur: kolefni, hvítur: vetni]]
Mörg efni er hægt að skilgreina sem [[Sýra|sýru]] eða [[Basi|basa]]. Til eru nokkrar kenningar sem útskýra sýru-basa hegðun. Einfaldasta kenningin er kenning sænska efnafræðingsins [[Svante August Arrhenius|Svante Arrhenius]], sem segir að sýra sé efni sem framleiðir [[Hýdróníum|hýdróníumjónir]] þegar það er leyst upp í vatni, og að basi framleiði [[Hýdroxíð|hýdroxíð jónir]] þegar hann er leystur upp í vatni. Samkvæmt [[Brønsted–Lowry kenningin|Brønsted–Lowry sýru-basa kenningunni]], eru sýrur efni sem gefa frá sér plúshlaðna [[vetnisjón]] til annars efnis og að basi sé efni sem þiggur slíka jón.
Önnur mikilvæg sýru-basa kenning er [[Lewis sýru-basa kenningin]], sem byggist á myndun nýrra efnatengja. Lewis kenningin segir að sýra sé efni sem getur þegið [[rafeindapar]] frá öðru efni við myndun nýs efnatengis, á meðan basi sé efni sem getur veitt rafeindapar til þess að mynda nýtt tengi.
Súrleiki er oft mældur með tveimur aðferðum. Önnur aðferðin, sem byggist á kenningu Arrhenius, er [[Sýrustig|pH]], sem er mæling á styrk hýdróníumjóna í lausn, er tjáð á neikvæðum [[Logri|lograskala]]. Lausn sem hefur lágt pH-gildi hefur þar af leiðandi háan styrk hýdróníumjóna og myndi þá teljast súr.
Hin mæliaðferðin, sem byggð er á Brønsted–Lowry kenningunni, er [[Sýrufasti|sýruklofningsfastinn]] (K<sub>a</sub> (''a'' fyrir ''acid'', oft skrifað sem K<sub>s</sub> á Íslandi)), sem mælir eiginleika efnis til að haga sér eins og sýra samkvæmt Brønsted–Lowry útskýringunni á sýru. Efni sem hafa hærri K<sub>a</sub> gildi eru líklegri til að gefa frá sér vetnisjón í efnahvörfum en þau sem hafa lægri K<sub>a</sub> gildi. === Oxunar-afoxunar hvörf ===
| |||