Introduktion til kemi




Kemi

Ifølge Mirriam-Webster's Dictionary, er kemi "en videnskab der behandler strukturen og egenskaberne ved stoffer, og de ændringer de undergår". Som forklaring i al almindelighed, er dette meget nøjagtigt, hvis du forstår videnskabens verden.

Hvis ikke, giver det lige så meget mening som at meningen med livet er 42.

Lad os tage det ned i øjenhøjde. Tag et materiale, et stykke træ for eksempel. Det har en farve, og når du rører ved det, kan du mærke teksturen. Det har også en lugt. Hvis du slår på det, f.eks. ved at banke på det, giver det en bestemt lyd. Hvis du lægger det i ilden begynder det sandsynligvis at brænde. Prøv så at tage et andet materiale, en sten eller et stykke metal. Det har en anden tekstur, en anden lugt osv. Det kan være det begynder at brænde, hvis du lægger det i ilden, men det kan lige så godt være, at det bare blive meget varmt. Hvorfor? Ja, det er kemi.

Tag et stykke af et materiale og gør noget ved det, og du har gang i noget kemi. Hvad det helt nøjagtig er for noget kemi, afhænger af både materialet selv og omgivelserne. Har du nogensinde overvejet hvorfor jern kan ruste, mens guld ikke kan? Har du nogensinde spekuleret over, hvorfor nogle mennesker reagerer voldsomt på at blive stukket af en bi, mens andre er immune over for biens gift? Kemi!



Lidt sammenhæng i disciplinerne

Når man underviser, er man, for at eleverne kan rumme informationen, nødt til at fokusere på meget små udsnit. Grundet den måde undervisningssystemet er bygget op, og den historik der ligger bag, er de naturvidenskabelige discipliner i skolen delt op i små kasser, som lever hvert deres liv, og helst ikke har noget med de andre kasser at gøre. I den virkelige verden smelter det hele sammen til videnskab, og man fokuserer på en helt anden måde. Her er det en masse områder der spiller sammen.

Hvis man kigger på de klassiske naturvidenskabelige discipliner, som vi kender dem fra skolen, så kan man f.eks. stille dem op således:

Biologi
Geologi
- Kemi - Fysik - Matematik

Fra venstre mod højre kan man lidt groft sige, at man får et højere detaljeringsniveau.

Når vi skal forklare noget ude i naturen, starter man i reglen med biologien/geologien. Hvorfor ser planten/stenen ud som den gør? Hvorfor dør nogle dyrearter mens andre overlever. Hvorfor forvitrer nogle sten, mens andre ikke gør? På et tidspunkt, når man kommer flere detaljer på, kan biologien og geologien ikke forklare det der sker, og man kommer over i kemien.

Med kemien, kan man forklare detaljerne f.eks. hvorfor er det at arsenik er giftigt? Hvorfor var det, at beklædningen på Den Sorte Diamant blev nedbrudt af vejsaltet? Når man har beskrevet de kemiske reaktioner, der ligger til grund for biologien/geologien, kommer man igen til en begrænsning. For at forklare detaljerne i kemien, skal man anvende fysikken.

Med fysikken kan man så forklare dele af kemien, f.eks. aktiveringsenergier i forhold til hvorfor maling ikke hærder, når det bliver for koldt, eller hvorfor kobber er en god elektrisk leder. Når fysikken ikke længere er tilstrækkelig, går man over til matematikken.

Matematikken er ikke en forklaring i sig selv, men et redskab til at forklare fysikken og kemien. Den kan sætte os i stand til at forstå nogle mekanismer og sammenhænge, og kan også være med til at forudse mekanismer. I forhold til kemien, bruges matematikken i stor stil til bl.a. det der hedder molecular modeling hvor man simulerer makromolekylers struktur og funktion, f.eks. til udvikling af nye former for medicin. Principielt kunne man forklare hele verden med matematik, men i praksis giver det ingen mening at gøre noget sådan. Det ville svare til at man downladede noderne til en sang (dvs. den matematiske repræsentation af musikken), i stedet for at downlade selve sangen.

Overgangen mellem disciplinerne er glidende og mange discipliner vi kender i dagligdagen ligger mellem emnerne, eller strækker sig over flere emner. Medicin er f.eks. kemi og biologi, computere er fysik, kemi og matematik og EKG-målinger af hjerterytmen er biologi og fysik, med en lille smule kemi.

Dette bringer os til en vigtig pointe, og en misforståelse man ser fra tid til anden, fordi skolesystemet arbejder som det gør. Den matematik man lærer i faget matematik er den samme som den man anvender i fysik, kemi, erhvervsøkonomi osv. Fysik bliver ikke til anden slags fysik, fordi den dukker op i f.eks. kemi, og ligeledes vil kemi som man lærer den i faget kemi, være den samme, når den dukker op i fagene biologi og fysik. Man ser helt op på universitetsniveau, elever der ikke kan tænke den tanke, at en matematisk ligning på økonomistudiet kan løses med den matematik man lærte i matematik på gymnasiet, for der står økonomi på skemaet, og det andet er matematik, som er et helt andet fag.