Materia.

Materia utgörs av kemiska ämnen och den har form och massa (vikt).
Den förekommer i olika tillstånd – fast, flytande och gasform.

Materia, precis som energi, kan inte försvinna, utan endast omvandlas från ett ämne till ett annat. När ämnen omvandlas till andra ämnen kallas det för en kemisk reaktion.

Energi är det som skapar förändring av materian. Den sätter materian i ny rörelse eller förändrar dess form. Det finns olika energiformer som t ex värmeenergi, rörelseenergi, potentialenergi, kemiskenergi, kärnenergi, elenergi osv.
Vid alla former av energiomvandlingar, utom vid kärnreaktioner, bevaras materian. Grundämnena kan komma att bilda nya föreningar, men de försvinner inte.

Kemiska ämnen kan vara antingen grundämnen eller kemiska föreningar. Ett grundämne består av endast en sort atomer, medan kemiska föreningar består av olika sorter atomer. De olika atomerna är hårt bundna, vilket gör att föreningen fungerar som ett enda kemiskt ämne, precis som ett grundämne.
Kemiska föreningar kan däremot delas upp i sina grundämnen med hjälp av kemiska reaktioner.

Grundämnen:

Naturligt förekommer 83 olika grundämnen. Ett grundämne består av en sorts atomer. Grundämnet natrium t ex består endast av natriumatomer. Atomen består av en positivt laddad atomkärna, omgiven av negativt laddade elektroner. Atomkärnan i sin tur består av positivt laddade protoner och neutrala neutroner. Atomerna i varje grundämne har samma antal elektroner som protoner.
Exempel på några grundämnen:
Natrium (Na), Järn (Fe), Guld (Au), Kisel (Si), Svavel (S), Klor (Cl), Argon (Ar).
För flera exempel se den periodiska tabellen.

En heliumatom innehåller två protoner (röda), två neutroner (gröna) och två elektroner (gula).



Blandningar:

Materia som består av olika ämnen.
T ex mjölk som består av proteiner, kolhydrater, fetter och vitaminer.
Bergarter granit och gnejs är blandningar av tre olika mineraler (fältspat, kvarts och glimmer).

En blandning innehåller olika ämnen som antingen kan vara kemiska föreningar eller grundämnen. En blandning får de egenskaper som de ämnen den består av har. Granit t ex är rödaktig (fältspat), med svarta fläckar (glimmer) och vita prickar (kvarts). Mjölk är sot på grund av sockret och fet på grund av fetterna.

Blandningar kan vara lösningar eller icke-lösningar. En lösning är en blandning som har samma egenskaper i alla sina delar, t ex saltvatten. Salt och vatten blandas och ”smälter” ihop. Om man försöker blanda ihop vinäger och olja och låter den får stå kommer olja och vinägern skiljas åt. Detta är ett exempel på en blandning som är icke-lösning.
Granit är också icke-lösning. Man ser med blotta ögon var kvarken, fältspaten och glimmern befinner sig.

Granit. Salt lösning.

Kemisk förening:

En kemisk förening består också av olika ämnen, men de har förenats med varandra genom en kemisk reaktion. Den kemiska föreningen har inte samma egenskaper som de ämnen föreningen har bildats av. De ursprungliga ämnenas egenskaper försvinner när den kemiska reaktionen har skett.
Alltså, kemiska föreningar består av olika grundämnen som förenats så att helt nya egenskaper har uppstått.
Ex: Natriumklorid (vanligt koksalt) är en kemisk förening mellan grundämnen klorgas och natrium. Båda klorgas och natrium är mycket giftiga ämnen, men natriumklorid är inte giftig!


Jonföreningar:

Det finns två huvudtyper av kemiska föreningar, jonföreningar och molekylföreningar (molekyler). Båda typer av föreningar består av atomer som sitter ihop med varandra, men de har olika bindningar som håller samman atomerna.

En atom har ett visst antal elektroner som rör sig runt kärnan. En neutral atom har lika många elektroner som protoner. Om atomen förlorar en eller flera elektroner säger man att atomen är joniserad. I så fall blir atomen en positiv jon. Om atomen istället fångas en extra elektron blir den negativ laddad eller med andra ord en negativ jon.
Det finns alltid en elektrisk kraft mellan två laddade partiklar. Kraften kan vara attraktiv om partiklarna har olika laddning (elektron och proton ”gillar” varandra och dras till varandra), eller repulsiv om partiklarna har samma laddning (elektroner ”ogillar” varandra och dras ifrån varandra).
Jonföreningar uppstår på grund av att positiv laddade atomer (positiva joner) håller ihop med negativt laddade atomer (negativa joner). Det är den attraktiva elektriska kraften som håller ihop atomerna.

Ex: Jonföreningar kan vara salter (som natriumklorid) eller mineraler.
Natrium (som är en metall) kan på grund av upphettning ger ifrån sig en elektron till en kloratom. Resultatet blir att natriumatomen blir en positiv jon, medan kloren en negativ jon. En attraktions kraft uppstår då mellan dessa atomer och de dras till varandra. På så sätt bildas en natriumklorid jonförening.

NaCl - Natriumklorid.

Molekylförening:

Det finns atomer som inte ger sina elektroner så lätt och atomer som inte tar emot elektroner så lätt. Det kan uppstå situationer så att sådana atomer kan dela elektronerna med varandra. De har några gemensamma elektroner. På så sätt bildas molekyler.
Ex: Vattenmolekyl består av två väteatomer och en syreatom. I en vattenmolekyl delar var och en av de två väteatomerna en elektron med syreatomen. Och de tre atomerna hålls ihop.
Varför sådana atomer hålls ihop? Ju, på grund av att det uppstår en attraktiv kraft mellan de gemensamma elektronerna och protonerna i kärnan. Området med de gemensamma elektronerna är negativt laddat och protonerna är positivt laddade,

För det mesta ligger de gemensamma elektronerna i området mellan de två atomerna. Samma sak om man har flera atomer som bildar en molekyl.
Om de gemensamma elektronerna är jämnt fördelade i hela molekylen blir molekylen
O-polär. Om de gemensamma elektronerna inte är jämnt fördelade i hela molekylen blir molekylen polär. När de gemensamma elektronerna inte är fördelade jämnt i molekylen kan det uppstå områden med mer elektroner än andra. Detta ger upphov till elektriska krafter mellan olika områden inne i molekylen.

Vattenmolekyl är ett polärt ämne. Detta är på grund av att de två väteatomerna binds till syret lite ”snett” (120 grader) och inte framför varandra.

Det finns en regel som säger att ”lika löser lika”.

Polära ämnen kan lösas i andra polära ämnen.
Opolära ämnen kan lösas i andra O-polära ämnen.
Men inte polära och O-polära.

Ex: Bensin, olja eller fet är O-polära och kan inte lösas i vatten (de flyter bara ovanpå), men fet kan lösas i bensin. Druvsocker är däremot polärt och kan lösas i vatten.

Olika molekyler kan ha olika storlek. Vattenmolekyl t ex innehåller färre antal atomer än proteinmolekyl. Men varje specifik molekyl innehåller ett bestämt antal atomer och därför har den en bestämd storlek. Det finns alltså inte två vattenmolekyler med olika storlek. Vattenmolekyl består alltid av två väteatomer och ett syreatom.