Kemia on tekemisissä aineiden ominaisuuksien kanssa

Jotkut aineet ympärillämme ovat kiinteitä. Jotkut ovat kovempia kuin toiset. Jotkut aineet ovat nestemäisiä. Tai kaasuja. Jotkut aineet reagoivat helposti toisten aineiden kanssa... ...kun taas toiset ovat vakaita.

Miksi näin on? Miksi eri aineilla on erilaisia ominaisuuksia? Kemia on tieteenala, joka pyrkii vastaamaan juuri siihen kysymykseen. Ja usein meidän täytyy lähentää kuvaa todella paljon löytääksemme vastauksia. Meidän pitää tarkastella aineen atomeja.

Tässä on muutama rauta-atomi. Ne ovat kiinnittyneet toisiinsa tiukasti - eli ne ovat muodostaneet vahvoja sidoksia. Jos yritämme liikuttaa atomeja, sidokset vetävät ne takaisin. Rauta on kovaa materiaalia. Jos kuumennamme rautaa, atomit liikkuvat enemmän.

Mutta ne pysyvät edelleen paikoillaan. Rauta on kiinteä aine jopa satojen Celsius-asteiden kuumuudessa. Tarvitaan yli tuhat astetta, jotta atomit alkavat siirtyä paikoiltaan - ja rauta alkaa sulaa. Vertaa sitä tähän aineeseen - hiili- ja vetyatomeihin pitkissä ketjuissa. Aine, jota katsomme juuri nyt, on jonkinlaista muovia, samanlaista kuin rantapallon materiaali.

Jokainen atomiketju - eli jokainen molekyyli - pysyy koossa vahvojen sidoksien avulla. Mutta molekyylit eivät ole kiinnittyneet toisiinsa yhtä tiukasti. Ne voivat liukua toisiaan vasten. Tämä muovimateriaali voi muuttaa muotoaan - se on siis pehmeää. Huoneenlämmössä se on kiinteä aine, mutta vain pieni lisälämpö riittää siihen... ...että molekyylit alkavat liikkua ympäriinsä - - ja muovi on sulanut.

Kun molekyylien väliset sidokset ovat heikkoja, aine muuttuu nestemäiseksi alemmassa lämpötilassa. Tarkastellaanpa myös kaasua. Tämä seos sisältää vetyä ja happea. Sekä vety- että happiatomit ovat molemmat kiinnittyneet kaksittain. Atomien väliset sidokset ovat vahvoja jokaisessa molekyylissä.

Molekyylien väliset sidokset taas ovat todella heikkoja, lähes olemattomia. Molekyylit voivat leijailla vapaasti - ne ovat siis kaasumaisia. Yksi vedyn ja hapen ominaisuuksista on, että ne reagoivat helposti toistensa kanssa - ne ovat siis reaktiivisia. Kun aineet reagoivat, niiden atomit muodostavat uudenlaisia sidoksia. Vedyn ja hapen reaktiivisuuteen vaikuttaa se, että atomit haluaisivat muodostaa uuden molekyylin: veden.

Rantapallon muovi on myös reaktiivista, jos sitä kuumennetaan riittävästi. Atomit muodostavat uusia sidoksia ilmassa olevien happiatomien kanssa. Muovi voi palaa. Sen sijaan näiden kivien atomit eivät reagoi. Ne ovat tyytyväisiä jo olemassaoleviin sidoksiinsa.

Miksi rauta on kovaa ainetta, ja muovi pehmeää? Miksi raudalla ja kivellä on korkeat sulamispisteet, ja muovilla alhainen sulamispiste? Miksi vety ja happi kaasuuntuvat huoneenlämmössä, ja miksi ne ovat niin reaktiivisia? Ja miksi rantapallo - päinvastoin kuin kivet - reagoi ilmassa olevan hapen kanssa, kun sitä kuumennetaan? Kaikki liittyy siihen, miten aineen atomit ovat kiinnittyneet toisiinsa.

Se johtuu atomien välisistä sidoksista, ja niiden sidosten vahvuudesta, jotka vaikuttavat aineen ominaisuuksiin. Ja tämä kaikki - eli aineiden ominaisuudet ja se miten ne reagoivat toisiinsa - - on juuri sitä mistä kemiassa on kyse.