Efnafræði

Efnafræði rannsakar efni, efnahvörf og orku.

Efnafræði er sú grein vísindanna sem fjallar um þau efni, sem finnast í heiminum, jafnt frumefni sem samsett efni.

Þær eindir sem efnafræðin fæst við eru frumeindir (atóm) og sameindir. Frumeindirnar eru samsettar úr þremur gerðum smærri einda - rafeindum, róteindum, og nifteindum. Nifteindir og róteindir koma ekki fyrir í efnahvörfum nema í kjarnefnafræði þó er undantekning: stakar róteindir sem eru í raun H⁺ jónir gera það aftur á móti í sýru-basa hvörfum.

Frumefnunum er skipt upp í töflu sem sýnir eiginleika þeirra og byggingu. Dímítrí Mendeléf kynnti þessa töflu fyrstur manna til sögunnar og kom hún í stað margra fyrri tilrauna manna til þess að búa til slíka töflu. Taflan er þekkt sem lotukerfið, stundum kölluð frumefnataflan.

Frumeindir (atóm) tengjast saman og mynda stærri eindir sem kallast sameindir. Til dæmis er súrefni, sem er táknað í lotukerfinu með bókstafnum O, svo til aldrei fljótandi um eitt og sér í náttúrunni, heldur eru yfirleitt tvö súrefnisatóm samföst - ritað sem sameindaformúla: O₂. Eitt af algengustu efnasamböndum náttúrunnar hér á jörð er vatn, sem er samsett úr tveimur vetnisfrumeindum (H) og einni af súrefni: H₂O.

Efnafræðitilraunir eru oft framkvæmdar við ákeðinn hita og loftþrýsting, s.k. staðalaðstæður.

Undirgreinar efnafræðinnar

Efnafræðin er yfirleitt flokkuð í eftirfarandi fimm aðalsvið. Sum þeirra skarast við aðrar vísindagreinar meðan önnur eru sérhæfðari:

Efnagreining

Efnagreining er greining sýna til þess að fá upplýsingar um efnainnihald þeirra og byggingu.

Ólífræn efnafræði

Ólífræn efnafræði fjallar meðal annars um eiginleika og hvörf ólífrænna efnasambanda. Stór þáttur greinarinnar er kristallafræði og sameindasvigrúm. Skilin milli lífrænnar og ólífrænnar efnafræði eru mjög óskýr enda skarast greinarnar í málm-lífrænni efnafræði.

Lífræn efnafræði

Lífræn efnafræði fjallar aðallega um byggingu, eiginleika, samsetningu og efnahvörf lífrænna efnasambanda. Lífræn efnafræði fjallar sérstaklega um þær sameindir sem innihalda kolefni. Lífræn efni eru ekkert endilega meira lifandi en önnur, en ástæða nafngiftarinnar er að þau greindust fyrst í lífverum. Dæmi um lífræn efni eru plöst, fitur og olíur.

Eðlisefnafræði

Eðlisefnafræði fæst einkum við eðlisfræði efnafræðinnar, þá sérstaklega orkuástönd efnahvarfa. Aðalrannsóknarsviðin innan eðlisefnafræðinnar eru meðal annars safneðlisfræði, hvarfhraðafræði, varmaefnafræði, skammtafræðileg efnafræði og litrófsgreining.

Lífefnafræði

Lífefnafræði fæst við efnahvörf, sem eiga sér stað inni í lífverum og eru oftast hvötuð af ensímum. Einnig er bygging efna og virkni þeirra skoðuð. Þetta eru efni á borð við prótein, lípíð, kjarnsýrur og aðrar lífsameindir.

Aðrar sérhæfðari greinar eru meðal annars hafefnafræði, kjarnefnafræði, fjölliðuefnafræði, efnaverkfræði og fleiri greinar.

Þekktar efnafræðitilraunir

• Neil Bartlett blandar saman xenoni og flúori og smíðar þar með fyrstu eðallofttegundar-sameindina, xenontetraflúoríð (1962)